21、探索特殊成像技术与相机

探索特殊成像技术与相机

1. 光谱理解

宇宙中充满了光，也就是电磁辐射，天文学家可以利用所有波长来捕捉遥远物体的图像。不过，地球大气层会部分或全部将某些波长的光或辐射反射回外层空间，所以在地球上进行成像时，我们通常处理的波长范围更为有限。

以下是不同波长电磁辐射的相关信息：
|波长范围|对地球大气层穿透性|日常重要性|成像潜力|
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|最长无线电波长到短波波段短端（10m）|相对不透明|用于全球无线电广播，使特定无线电波长能在地表和高层大气间来回反射传播|低|
|无线电窗口（包括甚高频或调频广播、蜂窝和 Wi-Fi 频段、微波频段较长部分）|相对透明|日常通信|低|
|微波频段较短部分和红外（IR）频段较长部分（从约 1mm 开始）|相对不透明| - | - |
|近红外（NIR）、可见光范围、近紫外（NUV）（光学窗口）|相对透明|日常视觉、自然照明|可捕捉人类大小或更小物体的可识别图像|
|大部分紫外范围、X 射线和伽马射线范围|相对不透明|保护生物免受短波辐射伤害|医学成像等有特殊用途|

从成像角度来看，无线电和微波频段的地面成像潜力较差，因为波长是分辨率的限制因素，只能实现低分辨率成像。而从红外范围开始，就可以捕捉到人类大小或更小物体的可识别图像。温暖的物体（如温血动物）会发出远红外（FIR）辐射，这使得热成像相机即使在夜间或有障碍物的情况下也能看到它们。此外，近红外和近紫外相机拍摄的图像与可见光图像相似，但在物体的颜色、不透明度和清晰度上有所不同。

在医学领域，紫外线（UV）和 X 射线成像在短时间、受控的人工源照射下非常有用