全息凹面光栅光谱仪信号复原技术研究

发布时间：2022-02-10 17:06

　　全息凹面光栅光谱仪的成像系统存在较大慧差,传统光谱信号复原技术中被经常用来近似冲击响应的高斯型点扩散函数不再适用。提出了一种改进的点扩散函数模型可以有效的近似全息凹面光栅光谱仪的冲击响应,利用低压汞灯作为输入光源,测量全息凹面光栅光谱仪的点扩散函数,拟合出冲击响应的近似解,通过基于泊松随机场的反卷积算法对光谱信号复原。实验结果表明了改进模型相对于高斯模型的优越性。 

【文章来源】：分析仪器. 2020,(02)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

改进模型拟合的光谱仪点扩散函数

实验使用GP3HG-1低压汞灯和一台自行研制的全息凹面光栅光谱仪工程样机进行，该汞灯可以产生自然展宽远小于仪器极限分辨率的窄带光谱[12]，以此作为仪器的激励信号，测量全息凹面光栅光谱仪的响应，本研究提取了汞灯谱线中分布较为独立并且信噪比较高的几个波长，分别进行归一化，如图1所示。从图中可以看出系统的实测信号中覆盖有一层底噪其为系统的暗电流噪声，暗电流噪声是传感器所固有的一种电噪声其期望值为一常量，因此需要在拟合模型中加入一个常数项作为其期望值，并在拟合过后去除这个常数项。首先对测得的几个波长谱线归一化结果求取均值，再利用改进模型对其进行最小二乘拟合，再减去拟合式（11）中用来描述暗电流噪声的常数项c，并令幅度值d等于1后就可以得到估计的仪器点扩散函数如图2所示。图3则为高斯模型直接拟合的结果，观察图2和图3相比较图1，从直观上已经能看出改进模型能更好的反映仪器的响应特征。

图2 改进模型拟合的光谱仪点扩散函数表1给出了两者模型的客观拟合效果，通过表1可知改进模型对比高斯模型在残差平方和，均方根误差，R方系数等评价拟合效果的关键指标上都有了显著的提高。因此本研究所提出的改进模型相比较高斯模型能更好的描述全息凹面光栅光谱仪的光谱冲击响应曲线。

【参考文献】：
期刊论文
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[2]利用贝叶斯方法提高光谱仪的测量准确度[J]. 董宇航,岑松原.  光子学报. 2013(12)
[3]光栅型成像光谱仪杂散光校正技术研究[J]. 尚杨,韩军.  国外电子测量技术. 2012(02)
[4]光栅光谱仪的整体建模与分析[J]. 杨怀栋,陈科新,黄星月,何庆声,金国藩.  光谱学与光谱分析. 2009(01)
[5]盲目反卷积光谱图超分辨复原算法[J]. 杨怀栋,徐立,陈科新,黄星月,何庆声,谭峭峰,金国藩.  光谱学与光谱分析. 2007(07)
[6]一种高分辨谱方法的建议——反卷积法[J]. 吴义芳,汤俊雄,赵奕平,郑乐民.  量子电子学. 1992(01)

博士论文
[1]全息凹面光栅设计理论扩展及曝光系统检测技术研究[D]. 赵旭龙.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2017



本文编号：3619205