MATLAB高通量型干涉成像光谱仪的光谱复原方法(4)
时间:2017-05-17 22:48 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
20世纪80年代后期以来，为了克服精密动镜系统带来的技术困难，国际上开始对无动镜干涉成像光谱技术进行了大量研究，渐渐发展起来了以静态迈克尔逊干涉成像光谱仪和空间调制干涉成像光谱仪为代表的无动镜干涉成像光谱技术。起初，无动镜干涉成像光谱仪主要是源于迈克尔逊干涉仪，在保持动镜静止的条件下，使其中一反射镜轻微地倾斜一定角度来获得光程差。后来人们在横向剪切干涉仪[10]的基础上构思了空间调制干涉成像光谱仪。 除了克服那两个缺点，它还有一个很大的优点，就是它虽然与色散型成像光谱仪相同，都依靠一个入射狭缝来实现推扫方向的空间分辨[11]，但色散型成像光谱仪的狭缝宽度还制约着光谱分辨率[12]，而空间调制型干涉成像光谱仪中的狭缝宽度与光谱分辨率并无关系。同时它还具有性能稳定、测量实时性好以及体积小、设计简便、线性高等优点。系统结构如图2-3所示, 图2-3 空间调制型干涉成像光谱仪原理图 2.2.3时空混合调制型 后来在无动镜干涉成像光谱技术的基础上提出了大孔径静态干涉成像光谱仪（LASIS）。它是高通量型干涉成像光谱仪的典型方案。系统结构如图2-4所示。 LASIS[13]是在普通照相系统中加入横向剪切分束器，从而使像面上得到的不再是目标的直接图像，而是得到目标的“干涉图像”，并且不同视场的目标单元对应不同的干涉光程差。“大孔径静态”的提出是相对于干涉系统的特点而言的。不同于通常意义上的空间调制型干涉成像光谱仪，此干涉系统并没有入射狭缝，所以是“大孔径”的；且与时间调制型干涉成像光谱仪也不同，此干涉系统中并没有扫描运动部件，因而是“静态”的。LASIS采用面阵探测器并依靠推扫获得两文空间信息和一文光谱信息，其能量利用率和普通照相系统相似，而光谱分辨率则主要受探测器单元数的制约，一般为10²-10³。 图2-4 大孔径静态干涉成像光谱仪 LASIS 的工作过程： (1) 横向剪切干涉仪将无穷远处的目标辐射沿垂直于光轴方向、同向剪切为相距 d 的两相干光束，由于分光面镀有半反半透的分光膜，它们的强度相似，并在收集光学系统的后焦面处发生干涉； (2) 光学收集系统将剪切后的光束收集到位于其像面的探测器上，辐射于此处发生干涉，干涉条纹方向与剪切干涉仪的剪切方向垂直，干涉光程差与剪切量、探测器有效尺寸成正比，与收集光学系统焦距成反比。因此光程差越大，光谱分辨率越高； (3) 探测器是干涉信号的接收器，干涉仪在推扫方式 (push-broom)工作时，其线阵探测器可以获得目标的一文空间和一文光谱信息；面阵探测器能够获得目标的两文空间和一文光谱信息。而LASIS 采用的是面阵探测器推扫[14]的形式； (4) 信号获取与处理系统主要是获得ccd在输出的干涉图信号，并将其数字化，送入处理器进行处理，最终得到目标的光谱图像。 LASIS的特点： (1) 精密扫描动镜不再需要，进而避免了由于精密扫描动镜所带来的一系列技术上的困难，使结构更加紧凑，并提高了仪器的稳定性、可靠性以及抗震动冲击的能力，因此非常适合野外及航空航天领域; (2) 视场角可以变得很大，而且通光孔径能够是任意形状、大小的，进而光通量很高。这是该成像光谱仪的一个主要特点，由此可大大降低仪器的体积、重量、功耗等方面，进而方便使用。 (3) 原理很简单，就相当于在普通成像光学系统中增加横向剪切干涉仪; (4) 采用面阵探测器并依靠推扫获得两文空间信息与一文光谱信息; (责任编辑：qin) |