專利名稱：一種干涉型成像光譜儀的光譜定標方法
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方法，特別涉及環(huán)境減災衛(wèi)星干涉型高光譜成像儀的光譜定標方法。
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，通過對干涉信息進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的光譜分辨率，一般具有幾十到幾百個波段，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，可以細致、有效的識別地物，具有極大的應用價值和廣闊的應用前景。成像光譜儀可通過實驗室定標和星上定標對成像光譜儀進行光譜定標。由于激光帶寬窄，可以獲得較高精度的定標效果，干涉型成像光譜儀一般采用激光干涉數(shù)據(jù)進行實驗室光譜定標；衛(wèi)星發(fā)射和在軌運行過程中，由于成像儀在發(fā)射過程或飛行中的劇烈振動、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，需要在軌重新進行光譜定標，此時可采用大氣吸收特征譜線進行在軌定標，一般采用O2吸收特征譜線進行光譜定標。干涉型成像光譜儀光譜定標的精度直接決定了高光譜數(shù)據(jù)的精度和可用性，對干涉型成像光譜儀具有重要意義。光譜定標的關(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)各個譜段的中心波長。傳統(tǒng)的光譜定標方法依賴大量的試驗數(shù)據(jù)，并且光譜定標精度較低。本文提出一種光譜定標方法，不依賴于大量試驗數(shù)據(jù)，使用一組干涉數(shù)據(jù)以及準確的特征譜線波長值即可準確的對成像光譜儀的進行光譜定標。

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方法，該方法不依賴于大量試驗數(shù)據(jù)，使用一組干涉數(shù)據(jù)以及準確的特征譜線波長值即可準確的對成像光譜儀的進行光譜定標。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方法，步驟如下(I)讀取成像光譜儀干涉數(shù)據(jù)圖，對該成像光譜儀干涉數(shù)據(jù)進行光譜復原得到成像光譜儀光譜數(shù)據(jù)；(2)根據(jù)最大光程差設計值為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，與真實波長λ進行比較；如果兩者差值大于閾值，則L 增加一個最大光程差變化步長，重新代入(3) (4)進行計算；如果差值小于等于閾值，則此時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算光譜分辨率；(6)根據(jù)光譜分辨率確定各個波段中心波長，完成光譜定標。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，實現(xiàn)了干涉型成像光譜儀的高精度光譜定標。(2)本發(fā)明在干涉型成像光譜儀的試驗階段即可進行準確的光譜定標；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行重新定標，可以有效解決光譜漂移問題。(3)本方法成功的進行了環(huán)境減災小衛(wèi)星高光譜成像儀的光譜定標，對提高干涉型成像光譜儀的光譜準確性具有重要意義。


圖I為本發(fā)明方法流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細說明，如圖I所示，具體步驟如下(I)光譜復原讀取成像光譜儀干涉數(shù)據(jù)圖，對該成像光譜儀干涉數(shù)據(jù)進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
數(shù)記為N，傅立葉變換輸出數(shù)據(jù)點數(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)對應成像光譜儀干涉數(shù)據(jù)強度FT傅立葉變換V為波數(shù)B(V)對應成像光譜儀光譜數(shù)據(jù)強度(2)分析最大光程差h (nm)最大光程差設計值為L’，則最大光程差1^與設計值L’存在一定偏差，此偏差在光學系統(tǒng)很小，一般可控制在最大光程差的10%，所以設定的可能范圍為O. 9L’ -I. 1L’ ；設定最大光程差變化步長，設定步長越小，則光譜定標最終結(jié)果越準確，一般可設定步長為Inm;!^的初始值為O. 9L’，步長為Inm遞增，最大值為I. 1L’;將代入以下計算過程進行計算。(3)根據(jù)當前最大光程差確定特征譜線波長入'3. I)計算復原光譜的波數(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，對該成像光譜儀干涉數(shù)據(jù)進行光譜復原得到成像光譜儀光譜數(shù)據(jù)； (2)根據(jù)最大光程差設計值為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，與真實波長λ進行比較；如果兩者差值大于閾值，則增加一個最大光程差變化步長，重新代入(3) (4)進行計算；如果差值小于等于閾值，則此時的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算光譜分辨率； (6)根據(jù)光譜分辨率確定各個波段中心波長，完成光譜定標。
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方法，(1)讀取成像光譜儀干涉數(shù)據(jù)圖，對該成像光譜儀干涉數(shù)據(jù)進行光譜復原得到成像光譜儀光譜數(shù)據(jù)；(2)根據(jù)最大光程差設計值為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′與真實波長λ進行比較；如果兩者差值大于閾值，則L真增加一個最大光程差變化步長，重新代入(3)(4)進行計算；如果差值小于等于閾值，則此時的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算光譜分辨率；(6)根據(jù)光譜分辨率確定各個波段中心波長，完成光譜定標。
文檔編號G01J3/28GK102818630SQ201210264399
公開日2012年12月12日 申請日期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 申請人:中國資源衛(wèi)星應用中心