高光譜成像技術(shù)作為遙感觀測(cè)的重要技術(shù)之一,具備定性與定量分析物質(zhì)的能力,廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、食品加工、礦物學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、藝術(shù)、深空探測(cè)等諸多領(lǐng)域。儀器的微型化與低成本已成為高光譜譜成像儀的一個(gè)重要發(fā)展方向,線性漸變?yōu)V光片光譜成像技術(shù),相對(duì)傳統(tǒng)光柵、棱鏡分光和干涉分光技術(shù)相比,具有系統(tǒng)緊湊、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì),獲得了國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)的重視。本論文以某裝備預(yù)研項(xiàng)目立題,圍繞線性漸變?yōu)V光片光譜成像技術(shù)開展了深入的研究工作:建立了線性漸變?yōu)V光光譜成像系統(tǒng)數(shù)學(xué)分析模型;設(shè)計(jì)搭建了可見近紅外線性漸變?yōu)V光光譜成像系統(tǒng),光譜覆蓋范圍為650 nm-810 nm,平均光譜分辨率為14.4 nm,完成了戶外推掃實(shí)驗(yàn),成功獲取了三維光譜數(shù)據(jù)立方體;確定了線性漸變?yōu)V光片型光譜成像儀的數(shù)據(jù)處理流程。主要的創(chuàng)新性工作如下:1.提出了一種基于線性濾光的光譜成像系統(tǒng)數(shù)學(xué)分析模型。該方法能夠用于定量分析光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)、線性漸變?yōu)V光片與探測(cè)器之間的相對(duì)位置和探測(cè)器像元尺寸等參量對(duì)系統(tǒng)光譜響應(yīng)函數(shù)的影響,是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不可缺少的工具。2.提出了一種基于類對(duì)比度的CCD相關(guān)雙采樣時(shí)鐘自適應(yīng)技術(shù)。為了確定CCD成像電路系統(tǒng)中相關(guān)雙采樣時(shí)鐘的位置,結(jié)合CCD視頻信號(hào)的特點(diǎn),提出了一種類對(duì)比度評(píng)價(jià)函數(shù),利用優(yōu)化算法自動(dòng)確定相關(guān)雙采樣時(shí)鐘的位置,電路驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明,該方法能夠準(zhǔn)確地確定相關(guān)雙采樣時(shí)鐘的位置,而且算法確定的位置不穩(wěn)定度低至3%,對(duì)場(chǎng)景亮度變化和噪聲具有較強(qiáng)的魯棒性,相對(duì)于傳統(tǒng)方法,該方法還能夠有效地提高圖像的信噪比。3.提出了一種適用于線性漸變?yōu)V光片型光譜成像儀的快速無損壓縮方法。進(jìn)行了CCSDS123標(biāo)準(zhǔn)在線性漸變?yōu)V光片型光譜成像儀上的適用性研究,結(jié)合線性漸變?yōu)V光片型光譜成像儀“譜像混合”、“推掃成譜”的特點(diǎn),定義了一種新的局部差向量,構(gòu)建了一種改進(jìn)的無損壓縮方法WCCSDS123。在6組線性漸變?yōu)V光片光譜成像儀數(shù)據(jù)上分別采用WCCSDS123和CCSDS123進(jìn)行了壓縮實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:與CCSDS123相比,WCCSDS123的壓縮比提高了約21.62%。
【學(xué)位單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH74
【部分圖文】：

圖 2.2 不同 N 值下 Bragg 反射鏡的光譜反射曲線Figure 2.2 Reflectance of Bragg mirror with different N2.1）、（2.2）中還可以看出，在 Bragg 反射鏡中使用的高低折射率率差別越大越好，折射率差別越大，反射鏡的帶寬越寬，并且所需數(shù)越少。Perot 濾光片erot 光學(xué)諧振器具是由兩個(gè)反射鏡夾雜一個(gè)透明介質(zhì)（空氣或者其的，當(dāng)反射鏡高度平行時(shí)，光在兩個(gè)反射鏡之間不斷反射，并發(fā)生形成光駐波[60]。對(duì)于光駐波，在非半?yún)⒖疾ㄩL(zhǎng)的整數(shù)倍的光波長(zhǎng)處干涉強(qiáng)度減弱。線性漸變?yōu)V光片是一種特殊的 Fabry-Perot 光學(xué)諧會(huì)超越相同結(jié)構(gòu)的 Fabry-Perot 干涉濾光片，本小節(jié)給出 Fabry-Pe

1 1 1 1 1Re Ren i n in n nn n nE E A e A e ... (用I EE ，透射光的強(qiáng)度為： 2 20 0 221 11 Re 1 Re 1 4 sin / 2i iR RI I IR R ... (此，干涉濾光片的透過率為： 2011 sin 2 cos /II F d ... (中， 241RFR ，被稱為精細(xì)參數(shù)。不難發(fā)現(xiàn)，精細(xì)參數(shù)是與反射鏡參數(shù)。 2.4 給出了正入射條件下，利用公式（2.12）計(jì)算的 Fabry-Perot 干涉過率隨 d / 的變化曲線，可以明顯地看到透過率的周期為 d / 0.5

基于線性漸變?yōu)V光片的光譜成像技術(shù)研究腔的厚度是恒定的時(shí)，相鄰兩個(gè)透射率峰值點(diǎn)之間的波長(zhǎng)間隔被稱圍（Free Spectral Range，F(xiàn)SR）。結(jié)合式（2.12）和圖 2.4 可知，rot 工作波長(zhǎng)的函數(shù)，在圖 2.5 中，可以由下式計(jì)算：1 22 d cos 2 dcos ... ( 22 12 112 dcos ... ( 2得：2222 cosFSRnd ... ( 2給出了當(dāng) d=0.5μm、n=1、R=0.9 的 Fabry-Perot 濾片的透射率曲線看出其自由光譜范圍 FSR 和半高寬 FWHM。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2846376