高光譜成像技術作為遙感觀測的重要技術之一,具備定性與定量分析物質的能力,廣泛應用于農業(yè)、食品加工、礦物學、環(huán)境監(jiān)測、藝術、深空探測等諸多領域。儀器的微型化與低成本已成為高光譜譜成像儀的一個重要發(fā)展方向,線性漸變?yōu)V光片光譜成像技術,相對傳統光柵、棱鏡分光和干涉分光技術相比,具有系統緊湊、結構簡單的優(yōu)勢,獲得了國內外研究機構的重視。本論文以某裝備預研項目立題,圍繞線性漸變?yōu)V光片光譜成像技術開展了深入的研究工作:建立了線性漸變?yōu)V光光譜成像系統數學分析模型;設計搭建了可見近紅外線性漸變?yōu)V光光譜成像系統,光譜覆蓋范圍為650 nm-810 nm,平均光譜分辨率為14.4 nm,完成了戶外推掃實驗,成功獲取了三維光譜數據立方體;確定了線性漸變?yōu)V光片型光譜成像儀的數據處理流程。主要的創(chuàng)新性工作如下:1.提出了一種基于線性濾光的光譜成像系統數學分析模型。該方法能夠用于定量分析光學系統的F數、線性漸變?yōu)V光片與探測器之間的相對位置和探測器像元尺寸等參量對系統光譜響應函數的影響,是系統設計中不可缺少的工具。2.提出了一種基于類對比度的CCD相關雙采樣時鐘自適應技術。為了確定CCD成像電路系統中相關雙采樣時鐘的位置,結合CCD視頻信號的特點,提出了一種類對比度評價函數,利用優(yōu)化算法自動確定相關雙采樣時鐘的位置,電路驗證實驗表明,該方法能夠準確地確定相關雙采樣時鐘的位置,而且算法確定的位置不穩(wěn)定度低至3%,對場景亮度變化和噪聲具有較強的魯棒性,相對于傳統方法,該方法還能夠有效地提高圖像的信噪比。3.提出了一種適用于線性漸變?yōu)V光片型光譜成像儀的快速無損壓縮方法。進行了CCSDS123標準在線性漸變?yōu)V光片型光譜成像儀上的適用性研究,結合線性漸變?yōu)V光片型光譜成像儀“譜像混合”、“推掃成譜”的特點,定義了一種新的局部差向量,構建了一種改進的無損壓縮方法WCCSDS123。在6組線性漸變?yōu)V光片光譜成像儀數據上分別采用WCCSDS123和CCSDS123進行了壓縮實驗。實驗結果表明:與CCSDS123相比,WCCSDS123的壓縮比提高了約21.62%。
【學位單位】：中國科學院大學(中國科學院西安光學精密機械研究所)
【學位級別】：博士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TH74
【部分圖文】：

圖 2.2 不同 N 值下 Bragg 反射鏡的光譜反射曲線Figure 2.2 Reflectance of Bragg mirror with different N2.1）、（2.2）中還可以看出，在 Bragg 反射鏡中使用的高低折射率率差別越大越好，折射率差別越大，反射鏡的帶寬越寬，并且所需數越少。Perot 濾光片erot 光學諧振器具是由兩個反射鏡夾雜一個透明介質（空氣或者其的，當反射鏡高度平行時，光在兩個反射鏡之間不斷反射，并發(fā)生形成光駐波[60]。對于光駐波，在非半參考波長的整數倍的光波長處干涉強度減弱。線性漸變?yōu)V光片是一種特殊的 Fabry-Perot 光學諧會超越相同結構的 Fabry-Perot 干涉濾光片，本小節(jié)給出 Fabry-Pe

1 1 1 1 1Re Ren i n in n nn n nE E A e A e ... (用I EE ，透射光的強度為： 2 20 0 221 11 Re 1 Re 1 4 sin / 2i iR RI I IR R ... (此，干涉濾光片的透過率為： 2011 sin 2 cos /II F d ... (中， 241RFR ，被稱為精細參數。不難發(fā)現，精細參數是與反射鏡參數。 2.4 給出了正入射條件下，利用公式（2.12）計算的 Fabry-Perot 干涉過率隨 d / 的變化曲線，可以明顯地看到透過率的周期為 d / 0.5

基于線性漸變?yōu)V光片的光譜成像技術研究腔的厚度是恒定的時，相鄰兩個透射率峰值點之間的波長間隔被稱圍（Free Spectral Range，FSR）。結合式（2.12）和圖 2.4 可知，rot 工作波長的函數，在圖 2.5 中，可以由下式計算：1 22 d cos 2 dcos ... ( 22 12 112 dcos ... ( 2得：2222 cosFSRnd ... ( 2給出了當 d=0.5μm、n=1、R=0.9 的 Fabry-Perot 濾片的透射率曲線看出其自由光譜范圍 FSR 和半高寬 FWHM。
【參考文獻】

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本文編號：2846376