小型化可見/近紅外寬波段實時成像光譜技術研究
發(fā)布時間：2021-03-01 22:25
高光譜成像光譜儀由于能夠獲得目標的圖像信息和光譜信息,已廣泛應用于航空、航天等觀測系統(tǒng)。一般情況下,地面植被的反射譜段主要集中在可見/近紅外波段（400nm-1000nm）,在此波段上成像光譜儀接收到的太陽輻射能量強,圖像信噪比高。因此,伴隨著小衛(wèi)星、無人機等航空航天設備的發(fā)展,基于可見/近紅外波段的成像光譜儀廣泛應用于植物生長監(jiān)控、植物類型鑒別、軍事偽裝鑒別等領域,尤其是小型化實時成像光譜儀的需求尤為突出。國外小型化實時成像光譜技術比較成熟,形成一系列性能優(yōu)異的產(chǎn)品,國內還處于起步狀態(tài),其原因是研制的關鍵技術比較多,且不易突破。本文在考慮現(xiàn)有技術狀況的基礎上,主要針對前置望遠物鏡和光譜成像系統(tǒng)展開研究。前置望遠物鏡是整個系統(tǒng)的眼睛,用于對外界目標的能量信息和空間信息的收集,其性能的好壞直接影響著目標的彩色圖像質量和系統(tǒng)的光譜分辨率,因此,前置望遠物鏡的優(yōu)化設計是整個系統(tǒng)光學設計的關鍵技術之一。本文詳細介紹了對稱結構雙高斯物鏡的初始結構計算方法,在此基礎上對其進行失對稱變形和復雜化優(yōu)化設計,并對其進行遠心控制,最終實現(xiàn)光學系統(tǒng)寬譜段上小F、小畸變以及高成像質量的要求。光譜成像系統(tǒng)由準直...
【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院長春光學精密機械與物理研究所)吉林省
【文章頁數(shù)】：144 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
成像光譜技術獲取“數(shù)據(jù)立方體”示意圖
圖 1.2 三種掃描方式的成像光譜儀根據(jù)分光方式進行分類：棱鏡型成像光譜儀[7][8]棱鏡型成像光譜儀基于棱鏡色散原理，根據(jù)不同波長的光束經(jīng)過棱鏡后，角度不同，由此來分開不同波長的光，但是由于棱鏡材料的特性，色散角不勻分布，故給后期數(shù)據(jù)處理帶來麻煩。棱鏡成像光譜儀的優(yōu)點是結構簡單、利用高、無干擾譜線。常用的分光棱鏡有 Littrow 棱鏡，是頂角為 30°的自棱鏡，常應用大型攝譜儀中；直視棱鏡(雙 Amici 棱鏡)常應用于小型化光譜中。阿貝恒偏向棱鏡，由兩塊 30°直角棱鏡和 45°直角棱鏡膠合構成，常用見光譜范圍的單色儀中。光柵型成像光譜儀[9]光柵型成像光譜儀基于光學衍射原理，光束經(jīng)過狹縫后，狹縫會發(fā)生衍射，經(jīng)過光柵后，又會出現(xiàn)干涉現(xiàn)象，最終在探測器上接收到一系列的衍射條紋，并且其位置與波長有關。光柵型成像光譜儀優(yōu)點是結構簡單、光譜色
院大學博士學位論文：小型化可見/近紅外寬波段實時成像光成像光譜儀核心為邁克爾遜干涉儀，如圖 1.3 ，在像面上產(chǎn)生干涉條紋，對其進行反傅里葉制型干涉儀的原理為，目標光束經(jīng)過分束片，在像面上產(chǎn)生空間相干的干涉條紋，同樣利息。干涉型成像光譜儀的最大優(yōu)點是沒有使用、多通道，能夠實現(xiàn)高光譜分辨率，信噪比
【參考文獻】：
期刊論文
[1]消譜線彎曲長波紅外成像光譜儀設計[J]. 張曉龍,劉英,孫強,李淳,周昊. 光學精密工程. 2014(02)
[2]方形孔徑棱鏡式成像光譜儀光學設計[J]. 吳從均,顏昌翔,劉偉,張軍強. 光學學報. 2013(12)
[3]分析雙Amici棱鏡角度誤差對色散的影響[J]. 裴琳琳,黃旻,呂群波,付強. 光學學報. 2013(01)
[4]高空高速航空相機光學窗口的熱光學分析[J]. 石進峰,吳清文,張建萍,黃勇,楊獻偉,丁亞林. 光學學報. 2012(04)
[5]棱鏡-光柵-棱鏡型光譜成像系統(tǒng)光學設計[J]. 吳從均,顏昌翔. 應用光學. 2012(01)
[6]寬視場成像光譜儀前置遠心離軸三反光學系統(tǒng)設計[J]. 劉曉梅,向陽. 光學學報. 2011(06)
[7]高光譜分辨率近紅外CO2成像光譜儀設計與模擬[J]. 趙發(fā)財,王淑榮,曲藝,林冠宇. 光電工程. 2010(11)
[8]棱鏡分光光譜儀的光學系統(tǒng)設計與光譜特性計算[J]. 王欣,丁學專,楊波,劉銀年,王建宇. 光子學報. 2010(07)
[9]OMIS-Ⅱ機載高光譜遙感圖像邊緣輻射畸變校正方法優(yōu)選[J]. 楊杭,張霞,和海霞,張立福,童慶禧. 國土資源遙感. 2010(02)
[10]一種大相對孔徑成像光譜儀前置物鏡設計[J]. 宮廣彪,季軼群,朱善兵,張蕊蕊,沈為民. 紅外與激光工程. 2009(05)
博士論文
[1]用于空間大氣遙感的臨邊成像光譜儀研究[D]. 薛慶生.中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所） 2010
碩士論文
[1]基于微透鏡陣列的快照式成像光譜技術研究[D]. 張宇.哈爾濱工業(yè)大學 2014
[2]基于PGP分光器件的光譜成像系統(tǒng)設計[D]. 朱善兵.蘇州大學 2009
本文編號：3058111
【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院長春光學精密機械與物理研究所)吉林省
【文章頁數(shù)】：144 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
成像光譜技術獲取“數(shù)據(jù)立方體”示意圖
圖 1.2 三種掃描方式的成像光譜儀根據(jù)分光方式進行分類：棱鏡型成像光譜儀[7][8]棱鏡型成像光譜儀基于棱鏡色散原理，根據(jù)不同波長的光束經(jīng)過棱鏡后，角度不同，由此來分開不同波長的光，但是由于棱鏡材料的特性，色散角不勻分布，故給后期數(shù)據(jù)處理帶來麻煩。棱鏡成像光譜儀的優(yōu)點是結構簡單、利用高、無干擾譜線。常用的分光棱鏡有 Littrow 棱鏡，是頂角為 30°的自棱鏡，常應用大型攝譜儀中；直視棱鏡(雙 Amici 棱鏡)常應用于小型化光譜中。阿貝恒偏向棱鏡，由兩塊 30°直角棱鏡和 45°直角棱鏡膠合構成，常用見光譜范圍的單色儀中。光柵型成像光譜儀[9]光柵型成像光譜儀基于光學衍射原理，光束經(jīng)過狹縫后，狹縫會發(fā)生衍射，經(jīng)過光柵后，又會出現(xiàn)干涉現(xiàn)象，最終在探測器上接收到一系列的衍射條紋，并且其位置與波長有關。光柵型成像光譜儀優(yōu)點是結構簡單、光譜色
院大學博士學位論文：小型化可見/近紅外寬波段實時成像光成像光譜儀核心為邁克爾遜干涉儀，如圖 1.3 ，在像面上產(chǎn)生干涉條紋，對其進行反傅里葉制型干涉儀的原理為，目標光束經(jīng)過分束片，在像面上產(chǎn)生空間相干的干涉條紋，同樣利息。干涉型成像光譜儀的最大優(yōu)點是沒有使用、多通道，能夠實現(xiàn)高光譜分辨率，信噪比
【參考文獻】：
期刊論文
[1]消譜線彎曲長波紅外成像光譜儀設計[J]. 張曉龍,劉英,孫強,李淳,周昊. 光學精密工程. 2014(02)
[2]方形孔徑棱鏡式成像光譜儀光學設計[J]. 吳從均,顏昌翔,劉偉,張軍強. 光學學報. 2013(12)
[3]分析雙Amici棱鏡角度誤差對色散的影響[J]. 裴琳琳,黃旻,呂群波,付強. 光學學報. 2013(01)
[4]高空高速航空相機光學窗口的熱光學分析[J]. 石進峰,吳清文,張建萍,黃勇,楊獻偉,丁亞林. 光學學報. 2012(04)
[5]棱鏡-光柵-棱鏡型光譜成像系統(tǒng)光學設計[J]. 吳從均,顏昌翔. 應用光學. 2012(01)
[6]寬視場成像光譜儀前置遠心離軸三反光學系統(tǒng)設計[J]. 劉曉梅,向陽. 光學學報. 2011(06)
[7]高光譜分辨率近紅外CO2成像光譜儀設計與模擬[J]. 趙發(fā)財,王淑榮,曲藝,林冠宇. 光電工程. 2010(11)
[8]棱鏡分光光譜儀的光學系統(tǒng)設計與光譜特性計算[J]. 王欣,丁學專,楊波,劉銀年,王建宇. 光子學報. 2010(07)
[9]OMIS-Ⅱ機載高光譜遙感圖像邊緣輻射畸變校正方法優(yōu)選[J]. 楊杭,張霞,和海霞,張立福,童慶禧. 國土資源遙感. 2010(02)
[10]一種大相對孔徑成像光譜儀前置物鏡設計[J]. 宮廣彪,季軼群,朱善兵,張蕊蕊,沈為民. 紅外與激光工程. 2009(05)
博士論文
[1]用于空間大氣遙感的臨邊成像光譜儀研究[D]. 薛慶生.中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所） 2010
碩士論文
[1]基于微透鏡陣列的快照式成像光譜技術研究[D]. 張宇.哈爾濱工業(yè)大學 2014
[2]基于PGP分光器件的光譜成像系統(tǒng)設計[D]. 朱善兵.蘇州大學 2009
本文編號：3058111
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