高光谱成像系统杂散光信号检测技术研究

发布时间：2020-08-21 17:00

【摘要】：高光谱成像系统的巨大优势是高光谱分辨率,并且能够在对地观测的同时获取众多连续波段的地物光谱图像,因此在航空、航天等遥感领域已成为一大研究热点。然而杂散光的存在会影响光学系统成像质量和目标探测对比度,严重时目标信号将完全湮没在杂散辐射噪声中,导致整个系统无法正常工作。因此,对于杂散光的研究有着重要的理论和实用价值。本文主要对光学系统成像时杂散光信号检测进行研究,采用点源透过率法作为杂散光检测原理。首先,对光源部分进行优化,采用解椭圆型Monge-Ampére方程的方法提高光源性能。其次,依据实验设计要求,对可见光和近红外两种光源进行检测,将实验系统设计和软件仿真相结合并搭建实验平台。最后,调整被测系统的光学结构,重复测量不同离轴角下(±5°~±20°)被测系统辐照度,绘制PST测试值曲线图并与标准镜头参数曲线进行对比,进而分析该系统杂散光抑制水平。结果表明,被测系统的PST测试值曲线趋势与标准镜头基本一致,在离轴角大于4°的范围内PST10~(-5),且曲线趋于平缓,该系统杂散光抑制能力较好。杂散光信号检测技术的研究对光谱成像技术发展有很大帮助。
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH744.1
【图文】：

结构图,杂散光,检测系统,实验室

为杂散光检测的实验方法进行测量[13-15]，实验测量范围为 0.45μm～光与近红外光波段。外研究现状对于光学系统测量实验的影响很大，但长期以来，由于被测光学系同和杂散光计算的复杂性，导致在杂散光定性分析上的研究仍不够纪 70 年代前后，才进一步开展对杂散光的研究。20 世纪 70 年代初（NASA）与有关部门联合开展对于杂散光的分析研究。美国航空委托 Arizona 大学的 Breault 和 Harvey等人成立了第一个杂散光研究器制造公司合作共同解决光学系统的杂散光抑制问题[16-18]。Breaul反射镜实现 Φ300mm 通光口径光学系统杂散光测试，测试波段范外光波段。通过调整反射镜偏转角度，进行入射光束进入被检光学进而实验 PST指标测试。其检测设备结构图如图 1.1 所示。

杂散光,检测系统,结构示意图

图 1.2 ESA杂散光检测系统结构示意图977 年，国际光学工程学会（SPIE）举行了第一次主题为杂散光抑制的专并且从 1980 年开始，该会议每两年举行一次。对于杂散光的相关研究表了几十个论文专集。1994 年 7 月，SPIE 在美国圣地亚哥召开的杂散，对于杂散光的讨论不仅包括测量分析和计算，而且在其产生和传输理取得了重大突破。在杂散光分析和抑制的研究过程中，由 Breault Rization 开发的 ASAP 和由 Lambda Research 开发的 Tracepro 及由美国 rch Associates 公司开发的 Light Tools 软件相继出现，这些分析软件都是进行改进和创新，使其能够精确地对光学系统杂散光进行分析计算。通分析软件，光学系统杂散光的分析计算结果和测试结果越来越准确一致软件分析计算的正确性[19-21]。比于国外对于杂散光的研究分析，国内起步较晚，但也取得了一定的研81 年，浙江大学的林中等研究学者，在巴尔康斯基教授的指导下，于巴体物理实验室研究完成了对激光拉曼分光计的杂散光分析，并就此提出曼分光计中杂散光的分析方法。实验过程中讨论并总结了产生杂散光的[22,23]

辐照度分布,光源

（c）透镜角度偏离 2°情况图 3.2 模拟光斑辐照度分布图所示为正常情况下模拟光斑的辐照度分布图，从面透镜后的光斑分布均匀性较高，达到 85.31%，轮廓较为明显；由于在实际操作过程中光源位置还仿真了光源位置偏离 3mm 的情况，如图 3.2（分布均匀性较差，且能量较为集中在中间区域，布的影响较大；图 3.2（c）是透镜角度偏离 2°情看出由于透镜角度的偏离导致光斑的能量分布呈杂散光检测系统的后续操作将产生较大的影响。意光源的位置与透镜的角度这两个因素的把控[35-3系统光源性能检测系统光源均匀性检测统光源均匀性测试精度要求优于 2%，因此实验要求。在平行光管出射面处放置一个二维位移台

【参考文献】