热真空环境对空间外差光谱仪复原光谱的影响

热真空环境适应性是空间光学遥感仪器的关键性能之一,对超光谱CO_2监测仪的复原光谱精度尤为重要。基于空间外差干涉技术原理,采用理论分析和试验手段对仪器热真空环境适应性进行了讨论。理论分析了热真空环境对准直光束发散角、扩视场空间外差干涉仪组件基频波长、成像镜头离焦和缩放比等因素的改变对复原光谱的影响,并基于CS-800型热真空模拟设备开展了测量实验。实验结果表明,理论分析得到的系统基频波长与实验数据吻合,复原光谱廓线形状与理论分析一致。当干涉仪组件均采用融石英(SiLiCa),热控精度优于1.1℃时,仪器可具有0.01 nm的光谱稳定度,该分析为空间外差干涉光谱仪各功能组件的热控要求、地基常压条件下基频的选定等问题提供了理论依据。

干涉成像光谱仪切趾函数对复原光谱的影响分析

随着搭载干涉成像光谱仪HJY20-1-A的我国环境与减灾遥感卫星HJ-1A即将发射,我国干涉光谱成像研究也从实验室开始走向实用化.在干涉光谱成像过程中,切趾函数处理是干涉成像光谱仪光谱复原过程中的一个重要环节,对复原光谱的精度有着极其重要的影响.根据HJY20-1-A的参数设置,文中首先模拟了24种典型地物对应于HJY20-1-A和其它最大光程差设置的干涉成像光谱仪数据,在不同切趾函数作用下的复原光谱,结果表明Hann ing函数是其中最有效、最为稳定的切趾函数,同时发现切趾函数的应用虽然可以提高复原光谱的精度,但与真实光谱仍存在一定差距,尤其对应HJY20-1-A,复原光谱的精度更加有限.在以上分析基础上,提出了基于仪器线型函数标准化的光谱复原改进算法,实验结果证实了该方法可以显著提高复原光谱精度,尤其适用于最大光程差较小的空间调制型干涉成像光谱仪.最后,就HJY20-1-A复原光谱对3种典型植被指数求解,进一步证明了该方法的有效性.

对FT光谱术中应用Hilbert－Schmidt理论复原光谱的讨论

求解积分方程的Ｈｉｌｂｅｒｔ－Ｓｃｈｍｉｄｔ理论应用于红外光谱术，能够获得高分辨率、高信噪比的复原光谱，但由于Ｈｉｌｂｅｒｔ－Ｓｃｈｍｉｄｔ定理对积分核对称性的要求，使对具有非对称核的积分方程的求解变得十分繁琐，并且提高了对计算机运算速度和内存容量的要求。本文讨论在ＦＴ光谱术中应用Ｈｉｌｂｅｒｔ－Ｓｃｈｍｉｄｔ理论获得复原光谱时，在满足某些特定条件下，可利用对称核理论求解具有非对称核的积分方程，并给出一个对Ｈｉｌｂｅｒｔ－Ｓｃｈｍｉｄｔ定理的推广。本文介绍的方法，可以方便地实现对高波数段光谱的高分辨率、高信噪比的复原，同时拓宽了求解对称核积分方程的Ｈｉｌｂｅｒｔ－Ｓｃｈｍｉｄｔ理论的应用范围。

切趾函数对PEM-FTS复原光谱的影响

在弹光调制傅里叶变换光谱仪(PEM-FTS)中,切趾函数处理是弹光调制傅里叶变换光谱仪光谱复原过程中一个重要环节,对复原光谱的精度有重要影响。本文分析了对PEM-FTS干涉数据进行切趾的原因,以671nm激光器为光源通过PEM-FTS系统产生单色光干涉数据,并分析了不同切趾函数对该干涉数据复原光谱的影响,实验结果表明,Blackman窗是其中最为有效、稳定的切趾函数。采用TMS320C6713DSP芯片对干涉信号进行切趾与光谱复原,可保证PEM-FTS对数据处理的高速性要求。

像元光敏宽度对干涉成像仪复原光谱幅值的影响

推导出了静态干涉成像光谱仪的探测器阵列采样空间调制干涉图的实际数学表达式,由此进一步推导出了含像元光敏宽度的复原光谱幅值的一般表达式。分析结果表明,当像元间距一定时,光敏宽度对复原光谱幅值存在影响。对于确定的光敏宽度,随着波数的变长,复原光谱幅值所受到的影响逐渐增大;对于确定的波数,随着光敏宽度的变宽,复原光谱幅值所受到的影响逐步增大。

基于MATLAB的傅里叶变换光谱仪光谱复原研究

本文充分利用MATLAB在科学计算和数据处理方面的强大计算功能,对一款傅里叶变换光谱仪的干涉图数据进行光谱复原算法的研究,实现了光程差与离散干涉信息序列的匹配,通过去直流、相位校正等数据处理方法,利用快速傅里叶变换得到了对应干涉信息的光谱图,为后续制造完成的光谱仪样机的配套软件提供数据参考。

基于无序色散成像光谱仪的实验教学设计

论文以无序色散成像光谱仪的制备与性能测试为例,研究了如何将新型的上、下转换发光材料和成像光谱仪器件相结合实现宽波段测量范围的超光谱成像,并将其应用于材料物理专业本科生“光电子器件与工艺”课程的实践教学中去。该实践教学包括前置器件、色散器件、转换器件、探测器件等部件的设计与制备,以及光谱复原数学优化算法的学习和大型实验仪器的使用。该实验教学设计,改变了传统材料专业学生对光电子技术不够了解的状况,扩大了材料物理专业学生在光电子学领域的知识面,提高了综合素养,促进了多元化就业。

FT光谱学中波数取值范围对复原谱影响的分析

文献１中作者给出可以利用Ｈｉｌｂｅｒｔ—Ｓｃｈｍｉｄｔ理论准确复原光谱的两个条件，即①σｍｉｎ／△σ＝ｋ（ｋ＝１，２，３……）和②０≤０ｍｉｎ／△σ≤１／Ｎ做进一步分析，指出复原谱变形的根本原因，并得出ＦＴ光谱术中复原谱随波数取值范围变化的规律及开始发生变形的位置。

量化对干涉成像仪复原光谱幅值不确定度的影响

推导并分析了干涉图量化对干涉成像光谱仪复原光谱幅值的影响。结果表明,复原光谱幅值的不确定度受量化条件的影响。在确定了干涉图采样点数后,干涉成像光谱仪复原光谱幅值的不确定度与A/D转换器的量化步长成正比;在固定了量化步长后,不确定度随干涉图采样点数的增加而增大;由干涉图量化引起的复原光谱幅值不确定度的大小还与在实际算法中选取的切趾函数形式有关。

傅里叶变换红外成像光谱仪实时光谱复原FPGA芯片系统研究

针对傅里叶变换红外成像光谱仪实时数据处理技术的要求,研究了一种基于FPGA的集干涉图非均匀性校正、光谱复原、光谱辐射定标于一体的傅里叶变换红外成像光谱仪实时光谱复原芯片系统。该系统对输入信号做了标准化设计,以流水线方式输出目标的复原光谱信息,可嵌入到各种类型的红外/可见光傅里叶变换成像光谱仪的实时数据处理系统中,具有体积小、运算速度快、稳定可靠及易于升级等优点,为基于光谱特征的目标实时识别奠定了良好的技术基础。

基于FPGA的干涉式红外成像光谱仪实时光谱复原研究

对目标的实时探测与识别是当前干涉式红外成像光谱仪领域研究的热点问题,而光谱仪实时光谱复原是有效解决该问题的前提。利用可见光相机模拟干涉仪而得到干涉图信号,利用高速大容量FPGA芯片设计了一种干涉式红外成像光谱仪实时光谱复原系统。系统主要由干涉图数据预处理、实时光谱复原以及光谱显示等模块组成,以流水线方式运行,能够实时输出目标的光谱信息,具有运算速度快、体积小、便于算法升级等优点,为光谱仪对目标的实时探测与识别研究奠定了良好的技术基础。

基于两步迭代收缩阈值的编码孔径光谱数据复原算法

编码孔径光谱成像仪根据压缩传感理论,对物体进行光谱成像。编码孔径光谱数据复原的特点在于能将探测器上所得到的二维编码像复原成三维的数据立方体。两步迭代收缩阈值算法是在迭代收缩阈值算法和迭代加权收缩算法基础上加以改进而得出的,采用两步迭代收缩阈值算法对编码孔径光谱数据进行复原,成功地由二维编码像复原出了三维数据立方体,具有迭代步数少,收敛速度快的特点。

光纤傅里叶变换光谱仪光谱复原软件开发

为了满足快速光谱测量的需要,研发了一台光纤傅里叶变换光谱测量装置。介绍了该测量装置的上位机数据采集和光谱复原软件的开发,包括主程序结构和复原算法等。该软件能对干涉信号进行实时采集、处理与显示,所得光谱与标准谱谱型一致,光谱分辨率可以达到0.78 cm-1,能满足实际应用的需求。

基于光谱复原的高光谱高空间遥感数据融合研究

文章提出了基于图像光谱复原的空间域遥感数据融合模型(SFSR),不仅大大提高了融合后各波段图像空间分辨率,而且保持融合后多光谱或成像光谱图像数据光谱特性不变。这对融合后遥感数据多光谱特性分析和基于光谱波形特征的计算机自动分类都是至关重要的。

基于光谱复原的NMF遥感图像融合改进算法

在研究了非负矩阵分解(NMF)用于遥感图像融合技术的基础上,改进了一种基于光谱复原的NMF遥感图像融合算法,首先利用矩阵非负性分解求取图像的基向量矩阵,然后综合考虑图像融合后的光谱特性和波形变化情况,对基向量矩阵进行直方图规则化处理,最后得到融合后的图像。实验结果表明,该方法具有较好保持原始图像的光谱信息和空间信息的优点。

多光谱照明的中医面部光谱反射率复原

为精确、全面地描述中医望诊面色,提出一种利用光谱反射率进行面部各像素点颜色表述的方法.首先基于有限维模型对面部光谱反射率基函数进行分析;然后设计了面部多光谱照明信息采集系统,从光谱角度确定适用于面部光谱反射率复原的光照光谱组合,并基于平场校正原理对图像进行均匀性校正,解决了图像采集过程中光照不均匀问题;最后建立多光谱图像数据与对应光谱反射率之间的函数关系模型.实验结果表明,利用该方法进行面部光谱复原,仅需较少参数即可达到更好的复原效果.

运用AHP的光谱复原技术方案优选

针对当前临近空间平台干涉型成像仪实际探测数据匮乏、光谱复原方案难以确定的弊端,提出了一种基于层次分析法(AHP)的光谱复原技术方案优选方法.首先根据现有的光谱复原技术,确定了12种光谱复原方案;然后运用AHP对12种光谱复原方案进行了评估,选出了最佳方案.这为研究临近空间平台探测目标光谱复原技术评估体系提供了参考.

傅里叶变换实时红外光谱复原的FPGA实现

为实时获取战场激光、大气污染物气体、毒气等待测物光谱信息的光谱复原,设计了基于现场可编程门阵列(FPGA)的实时光谱采集分析系统。该系统选用迈克尔逊干涉具和碲镉汞探测器获取待测光谱信息,将采集到的数据传入FPGA。利用硬件描述语言VerilogHDL在Xilinx FPGA芯片上依据傅里叶变换(FFT)实现干涉条纹到光谱数据的实时处理。实验结果表明,FPGA实际计算1 024点基2-FFT频谱分布信息与Matlab理论计算结果相同,可满足实时光谱探测的要求。

准直系统热光学效应对静态傅里叶变换红外光谱仪光谱复原的影响研究

在以多级微反射镜为核心器件的静态傅里叶变换红外光谱仪中,由于准直系统距离红外光源较近,光源的热辐射会导致其局部温度升高,从而引起材料折射率发生改变,使得由准直系统出射的光束存在一定的发散角,进而影响光谱仪系统复原光谱所能达到的分辨率水平.本文研究了光谱仪系统正常工作状态下准直系统各区域的温度分布情况,由此计算出了相应的离焦量.通过计算准直光束发散角在光程差采样区域内的分布,分析了由此引入的附加光程差对光谱复原的影响.通过计算光谱结构误差随准直系统温度的变化,得到了准直系统温度控制的合理范围.最后,对基于SiC光源的光谱仪进行了实验,结果显示制冷光源复原光谱的光谱结构误差与非制冷光源的光谱结构误差相比有明显改善.因此,降低光源温度对减小准直系统热光学效应的影响是非常有效的.本文的研究结果将为解决同类问题提供参考.

Hadamard变换光谱仪光谱复原算法的FPGA实现

提出一种利用FPGA实现Hadamard变换光谱仪光谱复原算法的方案。利用具备数字信号处理功能的FPGA对Hadamard编码图像,可以快速地进行Hadamard逆变换并得到复原图像。根据复原图像可以知道被测目标在各个波段的信息从而获得光谱曲线。实验表明,利用FPGA来完成该型光谱仪的光谱复原可以得到清晰的复原图像和单点光谱曲线,并且与软件得到的处理结果基本相同。该方案可以用于该型光谱仪的实时光谱复原以及基于光谱特征的目标识别领域。