【摘要】：光柵成像光譜儀具有線性度好、色散范圍寬、可同時獲取目標(biāo)的圖像信息和光譜信息等特點,在遙感領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用�；�(包括譜線彎曲和色畸變)是光柵成像光譜儀的重要指標(biāo)參數(shù)之一,會直接影響光柵成像光譜儀獲取圖像和光譜信息的質(zhì)量。因此,研究、分析和測量光柵成像光譜儀的畸變具有重要意義。本文首先概述了各類成像光譜儀的優(yōu)缺點和光柵成像光譜儀的工作原理,介紹了國內(nèi)外對成像光譜儀畸變的仿真和測量方法。采用矢量衍射理論推導(dǎo)了平面光柵成像光譜儀的譜線彎曲和色畸變公式,說明了畸變的成因及其對光柵成像光譜儀采集數(shù)據(jù)的影響。然后,仿真分析了畸變對光柵成像光譜儀(系統(tǒng))采集的光譜信號和圖像信號的影響。以允許光譜最大偏差5%作為畸變對光譜信號影響的評價標(biāo)準,采用高斯型光譜響應(yīng)函數(shù),結(jié)合大氣仿真數(shù)據(jù),仿真分析了可見近紅外光譜(0.4~1μm)范圍內(nèi)系統(tǒng)具有不同光譜分辨率時,不同譜線彎曲量對光譜信號的影響;假定系統(tǒng)的空間響應(yīng)函數(shù)為矩形函數(shù),利用實際高光譜數(shù)據(jù),仿真分析了色畸變對光譜信號的影響;得到了系統(tǒng)所能允許的最大譜線彎曲量和色畸變量。以圖像峰值信噪比≥30d B作為評價標(biāo)準,利用實際高光譜數(shù)據(jù),仿真分析了不同譜線彎曲量和色畸變量對圖像信號的影響。在分析已有畸變測量方法優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上,提出了適于本實驗室研制的Offner結(jié)構(gòu)光柵成像光譜儀的畸變測量系統(tǒng)——“譜線燈+離軸拋物面鏡+平面反射鏡+待測成像光譜儀+小像元探測器”,利用Zemax和Solidworks軟件仿真分析了該測量系統(tǒng)的可行性。最后,介紹了測量不確定度的評定方法,分析了畸變測量系統(tǒng)不確定度的來源,給出了畸變的最佳估計值和擴展不確定度。本文工作為進一步開展高保真成像光譜儀的研制提供了技術(shù)基礎(chǔ)。
【圖文】：

圖 1.1（a）光柵成像光譜儀的工作原理圖；（b）三維數(shù)據(jù)立像光譜儀設(shè)計過程中存在重要的評價指標(biāo)——畸變，，可彎曲定義為狹縫像邊緣視場和中心視場在光譜維方向上為不同波長狹縫像的長度相對于參考波長狹縫像長度的異，如圖 1.2 所示。（a）（狹縫望遠系統(tǒng)色畸變

成像光譜儀畸變分析與測量 第一章 緒2013 年，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的錢路路在博士論文中，結(jié)合實際高光譜數(shù)據(jù)，析了畸變對計算成像光譜儀的光譜信號和圖像的影響，得出：在光譜分辨率m 時，計算成像光譜儀的譜線彎曲和色畸變需要控制在半個像元寬度以內(nèi)[17]。2015 年，長春光機所的楊增鵬在博士論文中也采用“單色儀+平行光管”的方棱鏡-光柵型高光譜成像光譜儀的譜線彎曲為 0.25 個像元寬度，其測量裝置圖.3 所示[1]。成像光譜儀 平行光管 單色儀 光源 電源
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH744.1

【參考文獻】

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本文編號：2656077