从单波段到超光谱——面向多维信息感知的红外光谱成像技术

从单一波段红外成像探测的截止波长及单波段探测的局限性讨论开始,介绍了红外光谱成像的基本概念,阐述了多色、多光谱、高光谱、超光谱成像在军事应用领域的用途和意义,并介绍了多通道、多色传感器及分光等实现光谱成像的技术手段以及国外发展情况,讨论了该领域的未来发展趋势。     

成像光谱技术的新发展

成像光谱仪把成像技术与光谱技术融为一体，可在空间和光谱两个方面对目标进行识别和分析。本文对９０年代以来迅速发展的时间调制及空间调制两类干涉成像光谱仪的基本原理、组成、性能特点等进行了介绍与分析。     

多光谱、超光谱成像技术在军事上的应用

对多光谱、超光谱成像技术的原理、特点,以及二者之间的区别和联系等技术问题进行了较为详细的讨论,并重点列举了该项技术在军事上的应用,较全面地介绍了多光谱、超光谱成像技术在军事应用中的使用方法和研究状况,以及成像光谱仪器的发展水平和有关技术,并对该技术的发展趋势进行了展望。     

成像光谱技术发展及其应用

本文评述了成像光谱技术十年来的各种研究计划与发展应用现状。     

成像光谱技术发展的科学背景和现状

本文分析与阐述了成像光谱技术发展的科学背景与现状。     

干涉成像光谱技术及其空间应用

在遥感领域,高光谱成像技术于20世纪末取得了重大突破,它是当前遥感领域的前沿技术之一。干涉成像光谱仪是继色散成像光谱仪之后新出现的一种成像光谱仪,它通过获取目标干涉图,从而间接得到高光谱影像的先进遥感设备,具有高通量、多通道以及光谱采样连续等诸多优点,代表着未来高光谱发展的一个重要方向。结合西安光机所在干涉成像光谱方面的科研工作,比较了干涉成像光谱仪与色散成像光谱仪的优缺点,分析了干涉成像光谱仪的工作原理,结合项目进行的机载飞行试验结果,介绍了干涉成像光谱仪在目标识别、农作物普查等方面的应用。     

基于双稀疏域联合求解的高精度光谱恢复算法

基于压缩感知的光谱成像系统需要合适的算法解码采样数据才能得到最终的光谱成像数据,传统单稀疏域变换算法会带来光谱细节损失等问题。针对该问题,本文提出了利用双稀疏域联合求解的方法（JDSD）,将信号分解为低频部分和高频部分,并针对不同频率信号特点分别进行稀疏恢复,进而解码求解以实现高精度恢复信号。在数据验证中,首先利用OMP算法在频域内对光谱信息轮廓进行恢复,利用IRLS算法在空间域内对光谱细节进行补偿,分析了不同稀疏变换对于参数设置的影响,测试了不同算法组合的JDSD对于测试数据的恢复结果。对于500种光谱数据仿真测试表明,双稀疏域联合求解可将光谱恢复保真度大大提升,20%采样率情况下,SAM和GSAM指标由传统方法的0.625和0.515分别提升为0.817和0.659,80%采样率情况下,SAM和GSAM指标由传统方法的0.863和0.808分别提升为0.940和0.897。JDSD算法可以使得光谱吸收峰等细节特征得到高精度保持,对于基于光谱的特征分析、物质识别等应用具有十分重要的意义。     

成像光谱仪光谱定标技术

本文首先介绍了成像光谱仪光谱定标的背景、原理．接着重点介绍了国外关于光谱定标的几种技术,最后对国内光谱定标进行了展望。     

红外高光谱成像系统光学设计及检测

为了建立一套星载红外精细分光光谱成像系统的地面实验装置,设计了一套红外高光谱推扫式成像光学系统.该系统由望远物镜和分光计两部分组成,选用锗和硒化锌两种红外材料,采用平面闪耀光栅分光,光机系统后接制冷型红外面阵探测器.其光谱覆盖7.7～9.3μm(根据红外焦平面阵列FPA的光谱响应范围而定),视场角达12°,光谱分辨率为54 nm,空阃分辨为0.75 mrad,光机模块尺寸为100min×300mm×100mm.整机的测试结果表明:光学系统成像质量完好,光谱分辨率SRF达到了预先设计的要求值,噪声等效温差NEDT接近300mK.该系统的设计及整机测试为红外高光谱成像系统的进一步实用化提供了技术基础.     

空间高光谱成像通道可编程技术

随着光学、信号处理和焦平面探测器等基础技术的不断发展,当今在空间运行的高光谱成像仪已可以达到几十至几百个波段,并且具有相当高的信噪比和动态范围,但一般仪器由于数据量偏大,导致遥感作业效率偏低,这在一定程度上限制了它的应用范围,而且高光谱通道数的提高与空间平台的数据传输资源之间的矛盾日益突出.为此,介绍了空间高光谱成像系统中的通道可编程技术,可以较为有效地克服数据传输问题.     

基于AOTF的光谱响应可编程成像光谱系统关键技术

基于声光可调谐滤波器(Acousto-Optical Tunable Filter,AOTF)的多频工作模式,提出了一种成像光谱系统光谱响应可编程的技术.阐述了该技术的原理方法,介绍了光谱可编程的测试结果,包括对滤光波长、光谱分辨率及滤波通带形状的软件控制.在此基础上,研制了一套光谱可编程成像光谱系统的原理样机并进行了初步的成像实验.通过实验结果证明了该技术的工程可行性和技术优势,为提高成像光谱系统的效率和灵活性提供了一种新的途径.     

高分辨率成像光谱（HRIS）技术进展和在超光谱成像仪中的实现

由欧洲空间局（ＥＳＡ）资助的高分辨率成像光谱仪（ＨＲＩＳ）技术研制计划,设计目标为机械实验演示模型,最近进展引起了其子系统相当成功的发展。ＨＲＩＳ设计为覆盖光谱范围：４５０ｎｍ～２３５０ｎｍ、高空间和光谱分辨率的推扫超光谱成像仪。具有近空间设计的主要实验设备为：ＴＭＡ（３反射镜消像散系统）、前置光学器件、具有ｉｎ－ｆｉｅｌｄ光谱分离器的双光路光谱仪（Ｏｆｆｉｃｉｎｅ Ｇａｌｉｌｅｏ）、专用ＣＭＯＳ     

成像光谱仪光谱分辨率的分析

讨论了影响成像光谱仪光谱分辨率的因素;光谱定标系统引起光谱响应函数的误差;以及成像光谱仪的实际光谱分辨率;并提出几种提高光谱分辨率的方法。     

成像光谱仪光谱定标

成像光谱仪是谱像合一的新型光学遥感器.成像光谱仪的光谱定标是辐射定标的基础,准确的光谱定标是获得地物正确光谱信息的必要条件.介绍了成像光谱仪光谱定标的原理和几种光谱定标方法,并对国内成像光谱仪光谱定标技术进行了展望.     

成像光谱技术的新发展

成像光谱仪把成像技术与光谱技术融为一体,可在空间和光谱两个方面对目标进行识别和分析．本文对９０年代以来迅速发展的时间调制及空间调制两类干涉成像光谱仪的基本原理、组成、性能特点等进行了介绍与分析．     

单透镜成像光谱设备光谱定标方法

针对单透镜成像光谱仪的光谱标定展开研究，利用单色仪扫频方式标记波长与像平面的相对关系，利用汞灯特征谱线进行验证。针对选用的单透镜型号，设计定标方案及步骤，根据方案搭建实验平台，完成实验分析验证，最终结果表明该定标方法适用于单透镜成像光谱设备。     

成像光谱仪光谱定标技术

本文首先介绍了成像光谱仪光谱定标的背景、原理。接着重点介绍了国外关于光谱定标的几种技术，最后对国内光谱定标进行了展望。     

含滤光片的成像系统在像面探测区域内的光谱辐射功率

分析了滤光片在光学系统不同位置安置下的特性,导出了含滤光片的光学系统对理想朗伯辐射物面、在像面探测区域内的光谱辐射功率和滤光片所表征的透射率。