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基于谱图还原的中阶梯光栅光谱仪有效波长提取算法

发布时间:2018-01-28 22:02

  本文关键词: 中阶梯光栅光谱仪 谱图还原 有效波长提取 阈值去噪 出处:《光谱学与光谱分析》2015年03期  论文类型:期刊论文


【摘要】:中阶梯光栅光谱仪具有高色散、高分辨率、宽波段、全谱瞬态直读等诸多优点,是先进光谱仪器的代表之一。在中阶梯光栅光谱仪民用化、商品化的发展趋势之下,其二维谱图图像处理的地位越来越重要。目前,国内一般先利用质心提取算法计算光斑质心再结合谱图还原算法计算有效波长,但这种方法难以达到较为理想的要求。为了提升运算速度、波长提取精度以及成像误差补偿能力,提出了基于谱图还原的有效波长提取算法。利用谱图还原算法,将探测器拍摄的二维谱图转换为一维图,通过改进的直方图双峰法选取阈值对一维图降噪,实现了二维谱图中全部有效(x,y)点对应波长的一次性提取。先将二维谱图转换为一维图进行图像处理,使算法在提升运算速度的基础上提取精度也得到了改善,还可以对一定范围内的成像误差进行补偿。采用标准汞灯作为待测光源开展了中阶梯光栅光谱仪成像实验,并使用该算法进行数据处理。实验结果表明,不仅能够自动补偿光谱仪0.05μm(两个像元)以内的成像偏差,而且能在精确提取有效波长的基础上大幅提升运算速度,波长误差小于0.02 nm,满足中阶梯光栅光谱仪图像处理的要求。
[Abstract]:The middle step grating spectrometer has many advantages such as high dispersion, high resolution, wide band, full spectrum transient direct reading and so on. It is one of the representatives of advanced spectrometer. With the development of commercialization, the status of two-dimensional spectral image processing is becoming more and more important. At present, the centroid extraction algorithm is generally used to calculate the centroid of the spot and then to calculate the effective wavelength with the spectral reduction algorithm. However, this method is difficult to meet the more ideal requirements. In order to improve the speed of operation, wavelength extraction accuracy and imaging error compensation ability. In this paper, an effective wavelength extraction algorithm based on spectral restoration is proposed. By using spectral restoration algorithm, the two-dimensional spectral image taken by the detector is converted into one-dimensional image, and the threshold value is selected to reduce the noise of the one-dimensional image by the improved double peak method of histogram. The corresponding wavelength of all effective points in 2-D spectral map is extracted at one time. Firstly, the two-dimensional spectral map is converted to one-dimensional image for image processing. The algorithm also improves the accuracy of the algorithm on the basis of improving the speed of operation. The standard mercury lamp is used as the light source to be measured to carry out the imaging experiment of the middle step grating spectrometer, and the algorithm is used to process the data. The experimental results show that this method can be used to compensate the imaging error in a certain range. Not only can the imaging deviation within 0.05 渭 m (two pixels) of the spectrometer be compensated automatically, but also the calculation speed can be greatly improved on the basis of accurate extraction of effective wavelength, the wavelength error is less than 0.02 nm. It meets the requirements of image processing of middle step grating spectrometer.
【作者单位】: 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;中国科学院大学;
【基金】:国家自然科学基金项目(61108032) 国家重大科学仪器设备开发专项项目(11YQ120023) 吉林省科技发展计划项目(20126012)资助
【分类号】:TH744.1
【正文快照】: 算弥散斑质心位置,再根据二维谱图模型找到与质心位置对弓|言 应的波长的方法。但是这种质心提取算法[1°]软件较为复杂,二维图像的阈值选取方法相对繁琐,程序运行时间较长,且中阶梯光栅光谱仪以中阶梯光栅作为主色散元件,配合 当质心不落在二维谱图模型上时无法获取波长信息,

【参考文献】

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【共引文献】

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10 刘U,

本文编号:1471667


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