專利名稱：一種干涉型成像光譜儀的光譜定標(biāo)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種干涉型成像光譜儀的光譜定標(biāo)方法，特別涉及環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星干涉型高光譜成像儀的光譜定標(biāo)方法。
背景技術(shù)：
地物光譜信息經(jīng)過干涉型成像光譜儀得到干涉信息，干涉信息與光譜信息之間滿足傅立葉變換關(guān)系，通過對(duì)干涉信息進(jìn)行傅立葉變換反演即可得到地物光譜信息。成像光譜儀具有納米級(jí)的光譜分辨率，一般具有幾十到幾百個(gè)波段，可以獲得地物空間信息和光譜信息組成的光譜立方體信息，可以細(xì)致、有效的識(shí)別地物，具有極大的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。成像光譜儀可通過實(shí)驗(yàn)室定標(biāo)和星上定標(biāo)對(duì)成像光譜儀進(jìn)行光譜定標(biāo)。由于激光帶寬窄，可以獲得較高精度的定標(biāo)效果，干涉型成像光譜儀一般采用激光干涉數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室光譜定標(biāo)；衛(wèi)星發(fā)射和在軌運(yùn)行過程中，由于成像儀在發(fā)射過程或飛行中的劇烈振動(dòng)、氣壓溫度等空間環(huán)境的急劇變化，器件性能的衰減，造成星上成像光譜儀光譜特性發(fā)生變化，出現(xiàn)光譜漂移現(xiàn)象，需要在軌重新進(jìn)行光譜定標(biāo)，此時(shí)可采用大氣吸收特征譜線進(jìn)行在軌定標(biāo)，一般采用O2吸收特征譜線進(jìn)行光譜定標(biāo)。干涉型成像光譜儀光譜定標(biāo)的精度直接決定了高光譜數(shù)據(jù)的精度和可用性，對(duì)干涉型成像光譜儀具有重要意義。光譜定標(biāo)的關(guān)鍵是確定干涉型成像光譜儀的最大光程差，最終目的是確定光譜數(shù)據(jù)各個(gè)譜段的中心波長。傳統(tǒng)的光譜定標(biāo)方法依賴大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并且光譜定標(biāo)精度較低。本文提出一種光譜定標(biāo)方法，不依賴于大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)，使用一組干涉數(shù)據(jù)以及準(zhǔn)確的特征譜線波長值即可準(zhǔn)確的對(duì)成像光譜儀的進(jìn)行光譜定標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種干涉型成像光譜儀的光譜定標(biāo)方法，該方法不依賴于大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)，使用一組干涉數(shù)據(jù)以及準(zhǔn)確的特征譜線波長值即可準(zhǔn)確的對(duì)成像光譜儀的進(jìn)行光譜定標(biāo)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種干涉型成像光譜儀的光譜定標(biāo)方法，步驟如下(I)讀取成像光譜儀干涉數(shù)據(jù)圖，對(duì)該成像光譜儀干涉數(shù)據(jù)進(jìn)行光譜復(fù)原得到成像光譜儀光譜數(shù)據(jù)；(2)根據(jù)最大光程差設(shè)計(jì)值為L’，估算最大光程差的可能范圍；(3)在步驟(2)確定的范圍內(nèi)，選取最大光程差的初值，根據(jù)該初值確定特征譜線波長λ 1 ；(4)將特征譜線波長λ，與真實(shí)波長λ進(jìn)行比較；如果兩者差值大于閾值，則L 增加一個(gè)最大光程差變化步長，重新代入(3) (4)進(jìn)行計(jì)算；如果差值小于等于閾值，則此時(shí)的即為所求的最大光程差；
(5)根據(jù)步驟(4)確定的最大光程差計(jì)算光譜分辨率；(6)根據(jù)光譜分辨率確定各個(gè)波段中心波長，完成光譜定標(biāo)。所述步驟⑵中L真的可能范圍(l-k)L’ (l+k)L’，k為成像光譜儀最大光程差的誤差百分比。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為(I)本發(fā)明從干涉型成像光譜儀基本原理出發(fā)，利用特征譜線，實(shí)現(xiàn)了干涉型成像光譜儀的高精度光譜定標(biāo)。(2)本發(fā)明在干涉型成像光譜儀的試驗(yàn)階段即可進(jìn)行準(zhǔn)確的光譜定標(biāo)；如果干涉型成像光譜儀的器件發(fā)生衰減，出現(xiàn)了光譜漂移，同樣可以采用本方法利用大氣吸收特征譜線進(jìn)行重新定標(biāo)，可以有效解決光譜漂移問題。(3)本方法成功的進(jìn)行了環(huán)境減災(zāi)小衛(wèi)星高光譜成像儀的光譜定標(biāo)，對(duì)提高干涉型成像光譜儀的光譜準(zhǔn)確性具有重要意義。


圖I為本發(fā)明方法流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說明，如圖I所示，具體步驟如下(I)光譜復(fù)原讀取成像光譜儀干涉數(shù)據(jù)圖，對(duì)該成像光譜儀干涉數(shù)據(jù)進(jìn)行傅立葉變換得到成像
光譜儀光譜數(shù)據(jù)；干涉數(shù)據(jù)與光譜數(shù)據(jù)滿足傅立葉變換關(guān)系，如公式所示。干涉數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)
數(shù)記為N，傅立葉變換輸出數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)為2n(n > 8)，并且需要滿足2η > N。
+00B(v) = J/(/)cos(2^v/)c//
—GO
oo= J I(I) exp(-j2^l)dl = FT {1(1)}
—oo式中1為相干光束的光程差I(lǐng) (I)對(duì)應(yīng)成像光譜儀干涉數(shù)據(jù)強(qiáng)度FT傅立葉變換V為波數(shù)B(V)對(duì)應(yīng)成像光譜儀光譜數(shù)據(jù)強(qiáng)度(2)分析最大光程差h (nm)最大光程差設(shè)計(jì)值為L’，則最大光程差1^與設(shè)計(jì)值L’存在一定偏差，此偏差在光學(xué)系統(tǒng)很小，一般可控制在最大光程差的10%，所以設(shè)定的可能范圍為O. 9L’ -I. 1L’ ；設(shè)定最大光程差變化步長，設(shè)定步長越小，則光譜定標(biāo)最終結(jié)果越準(zhǔn)確，一般可設(shè)定步長為Inm;!^的初始值為O. 9L’，步長為Inm遞增，最大值為I. 1L’;將代入以下計(jì)算過程進(jìn)行計(jì)算。(3)根據(jù)當(dāng)前最大光程差確定特征譜線波長入'3. I)計(jì)算復(fù)原光譜的波數(shù)間隔Λ V，單位為CM—權(quán)利要求
1.一種干涉型成像光譜儀的光譜定標(biāo)方法，其特征在于步驟如下 (1)讀取成像光譜儀干涉數(shù)據(jù)圖，對(duì)該成像光譜儀干涉數(shù)據(jù)進(jìn)行光譜復(fù)原得到成像光譜儀光譜數(shù)據(jù)； (2)根據(jù)最大光程差設(shè)計(jì)值為L’，估算最大光程差的可能范圍； (3)在步驟(2)確定的范圍內(nèi)，選取最大光程差的初值，根據(jù)該初值確定特征譜線波長入，； (4)將特征譜線波長λ，與真實(shí)波長λ進(jìn)行比較；如果兩者差值大于閾值，則增加一個(gè)最大光程差變化步長，重新代入(3) (4)進(jìn)行計(jì)算；如果差值小于等于閾值，則此時(shí)的L胃即為所求的最大光程差； (5)根據(jù)步驟(4)確定的最大光程差計(jì)算光譜分辨率； (6)根據(jù)光譜分辨率確定各個(gè)波段中心波長，完成光譜定標(biāo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種干涉型成像光譜儀的光譜定標(biāo)方法，其特征在于所述步驟(2)中的可能范圍(l-k)L’ (l+k)L’，k為成像光譜儀最大光程差的誤差百分比。
全文摘要
一種干涉型成像光譜儀的光譜定標(biāo)方法，(1)讀取成像光譜儀干涉數(shù)據(jù)圖，對(duì)該成像光譜儀干涉數(shù)據(jù)進(jìn)行光譜復(fù)原得到成像光譜儀光譜數(shù)據(jù)；(2)根據(jù)最大光程差設(shè)計(jì)值為L’，估算最大光程差L真的可能范圍；(3)在步驟(2)確定的范圍內(nèi)，選取最大光程差L真的初值，根據(jù)該初值確定特征譜線波長λ′；(4)將特征譜線波長λ′與真實(shí)波長λ進(jìn)行比較；如果兩者差值大于閾值，則L真增加一個(gè)最大光程差變化步長，重新代入(3)(4)進(jìn)行計(jì)算；如果差值小于等于閾值，則此時(shí)的L真即為所求的最大光程差；(5)根據(jù)步驟(4)確定的最大光程差計(jì)算光譜分辨率；(6)根據(jù)光譜分辨率確定各個(gè)波段中心波長，完成光譜定標(biāo)。
文檔編號(hào)G01J3/28GK102818630SQ201210264399
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月27日
發(fā)明者林軍, 徐大琦 申請(qǐng)人:中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心