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(shù)是成像技術(shù)和光譜技術(shù)的結(jié)合，能夠同時(shí)獲取探測(cè)目標(biāo)的空間信息和光譜信息，經(jīng)過(guò)處理后可以轉(zhuǎn)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(yīng)用于衛(wèi)星遙感、林業(yè)、地質(zhì)、海洋、醫(yī)藥、生產(chǎn)制造、生態(tài)學(xué)和軍事等領(lǐng)域。
　　 本文基于國(guó)家高科技研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）“基于國(guó)產(chǎn)旋翼無(wú)人機(jī)的農(nóng)業(yè)低空高光譜遙感技術(shù)”，提出了適用于精細(xì)農(nóng)業(yè)應(yīng)用的成像光譜儀設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)，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(shí)驗(yàn)室測(cè)試和噪聲分析改善工作，并開(kāi)展了低空無(wú)人機(jī)遙感飛行實(shí)驗(yàn)。光譜儀結(jié)構(gòu)包括前置光學(xué)系統(tǒng)、入射狹縫、Offner結(jié)構(gòu)分光系統(tǒng)和圖像采集傳感器四個(gè)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(chǔ)系統(tǒng)滿足了傳輸速度高、海量數(shù)據(jù)和輕量化設(shè)計(jì)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(yīng)補(bǔ)償、圖像拼接、圖像存儲(chǔ)和圖譜顯示的功能，滿足了儀器調(diào)試和不同使用條件下的需要

3、。
　　 整體設(shè)計(jì)安裝完成之后，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)微型Offner成像光譜儀進(jìn)行了波長(zhǎng)定標(biāo)、輻射定標(biāo)，以及光譜分辨率和空間分辨率的測(cè)試，并對(duì)Hg空心陰極元素?zé)艄庾V的空間分布進(jìn)行了測(cè)量，結(jié)果證明光譜儀達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。為了對(duì)光譜儀進(jìn)行準(zhǔn)確的噪聲性能評(píng)估，采用一種普遍適用于色散型成像光譜儀的信噪比計(jì)算方法——等效電子法，得到了儀器的信噪比理論計(jì)算公式。微型Offner成像光譜儀內(nèi)的噪聲可以分為時(shí)域噪聲和空域噪聲，這兩部分噪聲是不相關(guān)，系統(tǒng)的

4、總噪聲功率等于兩類(lèi)噪聲的均方和，詳細(xì)分析了光譜儀的各噪聲模型，對(duì)光譜儀圖像傳感器關(guān)鍵性能參數(shù)進(jìn)行了測(cè)量，并通過(guò)積分球輻射定標(biāo)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了信噪比模型的可行性。通過(guò)成像光譜數(shù)據(jù)噪聲改善，提升了儀器的噪聲性能，結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果給出改善前后的對(duì)比。
　　 文章最后介紹了微型Offner成像光譜儀低空無(wú)人機(jī)遙感實(shí)驗(yàn)的總體情況，依次給出了在旋翼無(wú)人機(jī)和固定翼無(wú)人機(jī)上獲取的成像光譜數(shù)據(jù)結(jié)果，分析了飛行平臺(tái)穩(wěn)定性對(duì)光譜儀成像質(zhì)量的影響；通過(guò)對(duì)比國(guó)內(nèi)外