基于线性渐变滤光片的光谱成像技术研究

发布时间：2020-10-18 13:44

　　 高光谱成像技术作为遥感观测的重要技术之一,具备定性与定量分析物质的能力,广泛应用于农业、食品加工、矿物学、环境监测、艺术、深空探测等诸多领域。仪器的微型化与低成本已成为高光谱谱成像仪的一个重要发展方向,线性渐变滤光片光谱成像技术,相对传统光栅、棱镜分光和干涉分光技术相比,具有系统紧凑、结构简单的优势,获得了国内外研究机构的重视。本论文以某装备预研项目立题,围绕线性渐变滤光片光谱成像技术开展了深入的研究工作:建立了线性渐变滤光光谱成像系统数学分析模型;设计搭建了可见近红外线性渐变滤光光谱成像系统,光谱覆盖范围为650 nm-810 nm,平均光谱分辨率为14.4 nm,完成了户外推扫实验,成功获取了三维光谱数据立方体;确定了线性渐变滤光片型光谱成像仪的数据处理流程。主要的创新性工作如下:1.提出了一种基于线性滤光的光谱成像系统数学分析模型。该方法能够用于定量分析光学系统的F数、线性渐变滤光片与探测器之间的相对位置和探测器像元尺寸等参量对系统光谱响应函数的影响,是系统设计中不可缺少的工具。2.提出了一种基于类对比度的CCD相关双采样时钟自适应技术。为了确定CCD成像电路系统中相关双采样时钟的位置,结合CCD视频信号的特点,提出了一种类对比度评价函数,利用优化算法自动确定相关双采样时钟的位置,电路验证实验表明,该方法能够准确地确定相关双采样时钟的位置,而且算法确定的位置不稳定度低至3%,对场景亮度变化和噪声具有较强的鲁棒性,相对于传统方法,该方法还能够有效地提高图像的信噪比。3.提出了一种适用于线性渐变滤光片型光谱成像仪的快速无损压缩方法。进行了CCSDS123标准在线性渐变滤光片型光谱成像仪上的适用性研究,结合线性渐变滤光片型光谱成像仪“谱像混合”、“推扫成谱”的特点,定义了一种新的局部差向量,构建了一种改进的无损压缩方法WCCSDS123。在6组线性渐变滤光片光谱成像仪数据上分别采用WCCSDS123和CCSDS123进行了压缩实验。实验结果表明:与CCSDS123相比,WCCSDS123的压缩比提高了约21.62%。
【学位单位】：中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所)
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TH74
【部分图文】：

图 2.2 不同 N 值下 Bragg 反射镜的光谱反射曲线Figure 2.2 Reflectance of Bragg mirror with different N2.1）、（2.2）中还可以看出，在 Bragg 反射镜中使用的高低折射率率差别越大越好，折射率差别越大，反射镜的带宽越宽，并且所需数越少。Perot 滤光片erot 光学谐振器具是由两个反射镜夹杂一个透明介质（空气或者其的，当反射镜高度平行时，光在两个反射镜之间不断反射，并发生形成光驻波[60]。对于光驻波，在非半参考波长的整数倍的光波长处干涉强度减弱。线性渐变滤光片是一种特殊的 Fabry-Perot 光学谐会超越相同结构的 Fabry-Perot 干涉滤光片，本小节给出 Fabry-Pe

1 1 1 1 1Re Ren i n in n nn n nE E A e A e ... (用I EE ，透射光的强度为： 2 20 0 221 11 Re 1 Re 1 4 sin / 2i iR RI I IR R ... (此，干涉滤光片的透过率为： 2011 sin 2 cos /II F d ... (中， 241RFR ，被称为精细参数。不难发现，精细参数是与反射镜参数。 2.4 给出了正入射条件下，利用公式（2.12）计算的 Fabry-Perot 干涉过率随 d / 的变化曲线，可以明显地看到透过率的周期为 d / 0.5

基于线性渐变滤光片的光谱成像技术研究腔的厚度是恒定的时，相邻两个透射率峰值点之间的波长间隔被称围（Free Spectral Range，FSR）。结合式（2.12）和图 2.4 可知，rot 工作波长的函数，在图 2.5 中，可以由下式计算：1 22 d cos 2 dcos ... ( 22 12 112 dcos ... ( 2得：2222 cosFSRnd ... ( 2给出了当 d=0.5μm、n=1、R=0.9 的 Fabry-Perot 滤片的透射率曲线看出其自由光谱范围 FSR 和半高宽 FWHM。
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 王士绅;隋修宝;陈钱;顾国华;;高速高清CCD自适应相关双采样技术[J];红外与激光工程;2014年01期

2 李振旺;刘良云;张浩;张九星;李绪志;;天宫一号高光谱成像仪在轨辐射定标与验证[J];遥感技术与应用;2013年05期

3 白照广;;高分一号卫星的技术特点[J];中国航天;2013年08期

4 李进;金龙旭;李国宁;;适于星上应用的高光谱图像无损压缩算法[J];光谱学与光谱分析;2012年08期

5 刘卫静;李斌成;韩艳玲;曲哲超;;基于光谱采样率的反卷积算法分析[J];激光与光电子学进展;2012年04期

6 丁左红;郭汉明;高秀敏;蓝景恒;翁晓羽;满忠胜;庄松林;;基于维纳滤波的迭代盲解卷积[J];光学与光电技术;2010年05期

7 赵葆常;杨建峰;薛彬;乔卫东;邱跃洪;;嫦娥一号干涉成像光谱仪的定标[J];光子学报;2010年05期

8 相里斌;王忠厚;刘学斌;袁艳;计忠瑛;吕群波;;环境减灾-1A卫星空间调制型干涉光谱成像仪技术[J];航天器工程;2009年06期

9 翟俊海;赵文秀;王熙照;;图像特征提取研究[J];河北大学学报(自然科学版);2009年01期

10 袁永新;矩阵方程的最小二乘解[J];高等学校计算数学学报;2001年04期

本文编号：2846376