小型化可见/近红外宽波段实时成像光谱技术研究

发布时间：2021-03-01 22:25

　　高光谱成像光谱仪由于能够获得目标的图像信息和光谱信息,已广泛应用于航空、航天等观测系统。一般情况下,地面植被的反射谱段主要集中在可见/近红外波段（400nm-1000nm）,在此波段上成像光谱仪接收到的太阳辐射能量强,图像信噪比高。因此,伴随着小卫星、无人机等航空航天设备的发展,基于可见/近红外波段的成像光谱仪广泛应用于植物生长监控、植物类型鉴别、军事伪装鉴别等领域,尤其是小型化实时成像光谱仪的需求尤为突出。国外小型化实时成像光谱技术比较成熟,形成一系列性能优异的产品,国内还处于起步状态,其原因是研制的关键技术比较多,且不易突破。本文在考虑现有技术状况的基础上,主要针对前置望远物镜和光谱成像系统展开研究。前置望远物镜是整个系统的眼睛,用于对外界目标的能量信息和空间信息的收集,其性能的好坏直接影响着目标的彩色图像质量和系统的光谱分辨率,因此,前置望远物镜的优化设计是整个系统光学设计的关键技术之一。本文详细介绍了对称结构双高斯物镜的初始结构计算方法,在此基础上对其进行失对称变形和复杂化优化设计,并对其进行远心控制,最终实现光学系统宽谱段上小F、小畸变以及高成像质量的要求。光谱成像系统由准直... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省

【文章页数】：144 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

成像光谱技术获取“数据立方体”示意图

图 1.2 三种扫描方式的成像光谱仪根据分光方式进行分类：棱镜型成像光谱仪[7][8]棱镜型成像光谱仪基于棱镜色散原理，根据不同波长的光束经过棱镜后，角度不同，由此来分开不同波长的光，但是由于棱镜材料的特性，色散角不匀分布，故给后期数据处理带来麻烦。棱镜成像光谱仪的优点是结构简单、利用高、无干扰谱线。常用的分光棱镜有 Littrow 棱镜，是顶角为 30°的自棱镜，常应用大型摄谱仪中；直视棱镜(双 Amici 棱镜)常应用于小型化光谱中。阿贝恒偏向棱镜，由两块 30°直角棱镜和 45°直角棱镜胶合构成，常用见光谱范围的单色仪中。光栅型成像光谱仪[9]光栅型成像光谱仪基于光学衍射原理，光束经过狭缝后，狭缝会发生衍射，经过光栅后，又会出现干涉现象，最终在探测器上接收到一系列的衍射条纹，并且其位置与波长有关。光栅型成像光谱仪优点是结构简单、光谱色

院大学博士学位论文：小型化可见/近红外宽波段实时成像光成像光谱仪核心为迈克尔逊干涉仪，如图 1.3 ，在像面上产生干涉条纹，对其进行反傅里叶制型干涉仪的原理为，目标光束经过分束片，在像面上产生空间相干的干涉条纹，同样利息。干涉型成像光谱仪的最大优点是没有使用、多通道，能够实现高光谱分辨率，信噪比

【参考文献】：
期刊论文
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[10]一种大相对孔径成像光谱仪前置物镜设计[J]. 宫广彪,季轶群,朱善兵,张蕊蕊,沈为民.  红外与激光工程. 2009(05)

博士论文
[1]用于空间大气遥感的临边成像光谱仪研究[D]. 薛庆生.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2010

硕士论文
[1]基于微透镜阵列的快照式成像光谱技术研究[D]. 张宇.哈尔滨工业大学 2014
[2]基于PGP分光器件的光谱成像系统设计[D]. 朱善兵.苏州大学 2009



本文编号：3058111