光谱成像系统性能评估技术研究

发布时间：2017-05-27 06:20

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【摘要】：成像光谱仪是一种“图谱合一”的光学遥感仪器。因其可以同时获得目标物的图像和光谱信息而成为新体制光电成像技术的重要组成部分之一。随着科学技术的进步,科技工作者研发出多种基于不同原理的成像光谱仪器,在空间遥感、地物勘探、等领域获得广泛应用。但是,目前对成像光谱仪器性能检测与评估的方法并不统一,带来评估体系和结果的不一致,因此,需要开展成像光谱仪器性能检测与评估的研究工作。 本文选择光栅型成像光谱仪为研究对像。首先对光栅成像光谱仪的组成模块进行介绍,通过对各模块的分析获得成像光谱仪的主要性能参数：瞬时视场,空间分辨率,光谱分辨率。其次对各性能参数进行分析,了解各性能参数在实验室的测试原理,方法和测试仪器。以点扩散函数理论为测试基础,提出并利用点光源对其性能参数进行测试的测试方案,并围绕此方案,选择和设计测试装置。最后,对使用常规方法进行性能测试获取的数据和点光源测试获取的数据进行处理,并对处理后的数据进行比较分析。验证了点光源测试,测试方法的可靠性,测试装置选择的合理性和和测试结果的准确性。具体的研究内容如下所示： 1)对成像光谱仪的主要性能参数进行分析。结合点扩散函数理论,利用点光源对色散成像光谱仪进行视场定标和光谱定标,获取其空间性能和光谱性能； 2)完成点光源测试理论与测试方法的研究后,结合测试对象,对测试装置进行选择,并使用AutoCAD和SolidWorks软件对测试装置的主要部件进行二维和三维建模,并通过Solidworks静力学分析模块对其主要传动部件和承载部件进行静力学分析,验证装置的机械性能的合理性； 3)使用点光源测试装置对其性性能进行检测,并对获取的数据进行处理。通过与常规测试方法获取的数据进行比较,验证其测试原理和装置的可行性与可靠性；同时对测量过程中测试原理与测试装置的误差与不确定度进行分析； 4)分析谱线弯曲效应对系统图像采集性能的影响,并使用支持向量机核函数进行图像校正,校正误差控制在±0.5个像素以内。
【关键词】：光栅型成像光谱仪 点光源测试 视场定标 光谱定标 谱线分析 支持向量机
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH744.1
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 本课题研究的目的及意义9-10
• 1.2 成像光谱仪的分类和发展历史以及应用10-13
• 1.2.1 成像光谱仪的分类10-12
• 1.2.2 成像光谱仪的发展历史12
• 1.2.3 成像光谱仪的应用12-13
• 1.3 国内外研究现状13
• 1.3.1 国外发展状况13
• 1.3.2 国内发展状况13
• 1.4 论文工作及研究内容13-15
• 2 色散型成像光谱仪的相关理论15-25
• 2.1 成像光谱仪的原理及系统的组成15-17
• 2.1.1 成像光谱仪的原理15-16
• 2.1.2 成像光谱仪系统的组成16-17
• 2.2 衍射光栅基本工作原理17-21
• 2.2.1 平面反射式光栅的色散原理17-18
• 2.2.2 反射式平面衍射光栅的基本特性18-21
• 2.3 光栅型成像光谱仪光学系统的组成21-24
• 2.3.1 前置望远系统21-22
• 2.3.2 光谱系统22-24
• 2.4 本章小结24-25
• 3 成像光谱仪主要性能参数分析与测试25-39
• 3.1 主要性能参数的分析与测试26-31
• 3.1.1 瞬时视场角的分析与测量26-27
• 3.1.2 空间分辨率的分析与测量27-30
• 3.1.3 光谱分辨率的分析与测量30-31
• 3.2 点光源测试方案的提出31-32
• 3.3 点光源测试装置相关零部件的选型与分析32-38
• 3.3.1 滚珠丝杠的选型与建模分析32-36
• 3.3.2 灯座的三维建模与静力学分析36-37
• 3.3.3 装置的整体的三维模型与实物图37-38
• 3.4 本章小结38-39
• 4 点光源测试过程与数据分析39-53
• 4.1 点光源视场定标39-48
• 4.1.1 瞬时视场的测试40-46
• 4.1.2 空间分辨率的测试46-48
• 4.2 光谱分辨测试48-50
• 4.3 测试结果的对比分析50
• 4.4 装置不确定度与误差分析50-52
• 4.5 本章小结52-53
• 5 谱线弯曲效应对图像采集性能的影响与校正53-63
• 5.1 谱线弯曲理论53-54
• 5.2 图像采集与支持向量机介绍54-55
• 5.3 图像畸变点提取55-58
• 5.4 基于支持向量机混合核函数校正58-61
• 5.4.1 支持向量机混合核函数介绍58
• 5.4.2 畸变校准与误差分析58-61
• 5.5 本章小结61-63
• 6 结论与展望63-65
• 6.1 结论63
• 6.2 展望63-65
• 参考文献65-68
• 攻读硕士学位期间发表的论文68-69
• 致谢69-71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 张学工;关于统计学习理论与支持向量机[J];自动化学报;2000年01期

2 郑玉权,禹秉熙;成像光谱仪分光技术概览[J];遥感学报;2002年01期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

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

2 李聪;大气紫外成像光谱仪地面测试与定标技术研究[D];中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心）;2010年

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本文编号：399110