干涉成像光谱技术国内外研究现状
时间:2017-05-17 22:50 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 干涉成像光谱技术始源于干涉光谱学的发展。1880年，迈克尔逊发明了以他的名字命名的干涉仪。后来瑞利首先认识到干涉仪所产生的干涉图可以通过傅里叶变换而得到其光谱，即干涉图与光谱之间存在着一种对应的傅里叶变换的数学运算关系，这一对称关系充分显示了自然界是简单而和谐的哲学观念，此原理导致了干涉光谱技术的产生及其发展。8802 在色散型成像光谱仪的基础上发展出来的干涉型成像光谱仪中，其中傅里叶变换成像光谱仪成为了焦点，它甚至成为了干涉成像光谱技术的代名词。其基本原理就是利用干涉图和光谱图之间的对应关系，通过测量干涉图和对干涉图进行傅里叶积分变换的方法来测定和研究光谱图。 瑞利是最早发现用傅里叶积分变换[1]的数学运算把干涉图与辐射光谱联系起来的。Rubens等曾在20世纪初采用双光束干涉仪首次实现了干涉图的准确实验测量，他们还根据假定的光谱分布计算了干涉图并和实验测得的光谱图进行了比较。 20世纪50年代之后，傅里叶变换光谱学得到了大的突破。英国的Peter Fellgett于1949年第一次真正的从干涉图进行傅里叶积分变换数值计算获得了光谱图，并指出由于干涉型光谱仪对所有谱段的测量都是同时进行的，因此与色散型光谱仪相比具有多通道¬¬¬[2]的优点。 在20世纪60年代中期，傅里叶变换光谱学迎来了第二次飞跃。由于当时采用的常规傅里叶变换运算，要完成一个较高分辨率的变换光谱运算，即使是用大型计算机也需要好几个小时，这极大制约了傅里叶变换光谱学方法的使用范围。随着快速傅里叶变换FFT算法[3]的发明，大大减少可运算量，极大地提高了运算效率，几分钟即可完成原来长达几小时的变换运算。近年来计算机的普及和技术技术的发展，为傅里叶变换光谱学及干涉成像光谱技术的研究与发展奠定了基础，开辟了广阔的应用前景。 成像光谱仪的概念是美国加州理工学院喷气推进实验室于20世纪80年代初期提出的。成像光谱技术的内涵十分丰富，它是一种将光学、光谱学、精密机械、电子技术、图像处理以及计算机技术融合为一体的新型遥感技术，能够同时获得目标的空间和光谱的信息，即在对观测目标的空间特征成像的同时，对每个可分辨空间像元经过色散、衍射、干涉等手段形成几十个乃至几百个窄波段以进行连续的光谱测量。 美国喷气推进实验室、夏威夷大学、佛罗里达工学院、密歇根大学、华盛顿大学等单位首先将无动镜干涉光谱原理引入成像光谱技术，其它国家包括法国等也有对此技术的报道。美国于2000年发射的强力小卫星,搭载4项新技术，其中傅里叶变换超光谱成像仪即采用了空间调制干涉成像光谱仪。研究单位声称这是世界上第一台真正用于航天遥感的超光谱成像仪。由于其性能优越，将有望成为21世纪航天超光谱遥感的主要光学仪器。 我国对成像光谱技术的研究起步较晚，但发展速度较快。在干涉成像光谱仪中，最为有代表性的是2007年发射的我国首次探月工程“嫦娥一号”卫星八大有效载荷之一的空间调制干涉成像光谱仪，以及2008年发射的我国环境与灾害监测小卫星A星所搭载的有效载荷超光谱成像仪。二者的基本原理相同，不过因探测目标和需求不同，其设计指标和参数不同。二者有多项技术突破，填补了我国成像光谱仪星载探测的空白，使我国在干涉成像光谱技术研究方面处于国际领先行列，达到了国际先进水平。 (责任编辑：qin) |