光谱成像系统性能评估技术研究

【摘要】成像光谱仪是一种“图谱合一”的光学遥感仪器。因其可以同时获得目标物的图像和光谱信息而成为新体制光电成像技术的重要组成部分之一。随着科学技术的进步,科技工作者研发出多种基于不同原理的成像光谱仪器,在空间遥感、地物勘探、等领域获得广泛应用。但是,目前对成像光谱仪器性能检测与评估的方法并不统一,带来评估体系和结果的不一致,因此,需要开展成像光谱仪器性能检测与评估的研究工作。本文选择光栅型成像光谱仪为研究对像。首先对光栅成像光谱仪的组成模块进行介绍,通过对各模块的分析获得成像光谱仪的主要性能参数：瞬时视场,空间分辨率,光谱分辨率。其次对各性能参数进行分析,了解各性能参数在实验室的测试原理,方法和测试仪器。以点扩散函数理论为测试基础,提出并利用点光源对其性能参数进行测试的测试方案,并围绕此方案,选择和设计测试装置。最后,对使用常规方法进行性能测试获取的数据和点光源测试获取的数据进行处理,并对处理后的数据进行比较分析。验证了点光源测试,测试方法的可靠性,测试装置选择的合理性和和测试结果的准确性。具体的研究内容如下所示：1)对成像光谱仪的主要性能参数进行分析。结合点扩散函数理论,利用点光源对色散成像光谱仪进行视场定标和光谱定标,获取其空间性能和光谱性能；2)完成点光源测试理论与测试方法的研究后,结合测试对象,对测试装置进行选择,并使用AutoCAD和SolidWorks软件对测试装置的主要部件进行二维和三维建模,并通过Solidworks静力学分析模块对其主要传动部件和承载部件进行静力学分析,验证装置的机械性能的合理性；3)使用点光源测试装置对其性性能进行检测,并对获取的数据进行处理。通过与常规测试方法获取的数据进行比较,验证其测试原理和装置的可行性与可靠性；同时对测量过程中测试原理与测试装置的误差与不确定度进行分析；4)分析谱线弯曲效应对系统图像采集性能的影响,并使用支持向量机核函数进行图像校正,校正误差控制在±0.5个像素以内。
【作者】常波；
【导师】韩军；
【作者基本信息】西安工业大学，光学工程，2014，硕士
【关键词】光栅型成像光谱仪；点光源测试；视场定标；光谱定标；谱线分析；支持向量机；

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