微型Offner成像光譜儀和光譜數(shù)據(jù)處理.pdf

1、成像光譜技術是成像技術和光譜技術的結合，能夠同時獲取探測目標的空間信息和光譜信息，經過處理后可以轉換得到包含二維空間信息和一維光譜信息的三維數(shù)據(jù)立方體，目前已被廣泛應用于衛(wèi)星遙感、林業(yè)、地質、海洋、醫(yī)藥、生產制造、生態(tài)學和軍事等領域。
　　 本文基于國家高科技研究發(fā)展計劃（863計劃）“基于國產旋翼無人機的農業(yè)低空高光譜遙感技術”，提出了適用于精細農業(yè)應用的成像光譜儀設計技術指標，介紹了微型Offner成像光譜儀系統(tǒng)和光譜儀數(shù)據(jù)

2、信息系統(tǒng)，完成了儀器實驗室測試和噪聲分析改善工作，并開展了低空無人機遙感飛行實驗。光譜儀結構包括前置光學系統(tǒng)、入射狹縫、Offner結構分光系統(tǒng)和圖像采集傳感器四個部分；配套了功能完善配套的數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)，完成了成像光譜數(shù)據(jù)采集與處理的一系列功能，其中數(shù)據(jù)采集和存儲系統(tǒng)滿足了傳輸速度高、海量數(shù)據(jù)和輕量化設計的要求；配合儀器推掃式工作原理，圖像處理軟件提供系統(tǒng)響應補償、圖像拼接、圖像存儲和圖譜顯示的功能，滿足了儀器調試和不同使用條件下的需要

3、。
　　 整體設計安裝完成之后，在實驗室內對微型Offner成像光譜儀進行了波長定標、輻射定標，以及光譜分辨率和空間分辨率的測試，并對Hg空心陰極元素燈光譜的空間分布進行了測量，結果證明光譜儀達到了設計要求。為了對光譜儀進行準確的噪聲性能評估，采用一種普遍適用于色散型成像光譜儀的信噪比計算方法——等效電子法，得到了儀器的信噪比理論計算公式。微型Offner成像光譜儀內的噪聲可以分為時域噪聲和空域噪聲，這兩部分噪聲是不相關，系統(tǒng)的

4、總噪聲功率等于兩類噪聲的均方和，詳細分析了光譜儀的各噪聲模型，對光譜儀圖像傳感器關鍵性能參數(shù)進行了測量，并通過積分球輻射定標實驗驗證了信噪比模型的可行性。通過成像光譜數(shù)據(jù)噪聲改善，提升了儀器的噪聲性能，結合實驗結果給出改善前后的對比。
　　 文章最后介紹了微型Offner成像光譜儀低空無人機遙感實驗的總體情況，依次給出了在旋翼無人機和固定翼無人機上獲取的成像光譜數(shù)據(jù)結果，分析了飛行平臺穩(wěn)定性對光譜儀成像質量的影響；通過對比國內外