專利名稱：哈達(dá)瑪變換光譜成像儀定標(biāo)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)儀器校準(zhǔn)檢測(cè)領(lǐng)域，可用于哈達(dá)瑪變換光譜成像儀的光譜定標(biāo)。
背景技術(shù)：
光譜成像技術(shù)融光譜技術(shù)與成像技術(shù)為一體，始于20世紀(jì)80年代，既能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)成像同時(shí)又可以測(cè)量目標(biāo)光譜特征，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)特性的綜合探測(cè)與識(shí)別，在資源探測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)和空間目標(biāo)識(shí)別等領(lǐng)域具有其他遙感技術(shù)無法替代的優(yōu)勢(shì)。哈達(dá)碼變換光譜成像儀的理論基礎(chǔ)來自于法國(guó)數(shù)學(xué)家Jacques Hadamard,他提出的一種權(quán)重設(shè)計(jì)方法，使得在對(duì)一組目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量后測(cè)量誤差得到了最佳控制和降低。該類光譜成像儀具有高通量和多通道的特點(diǎn)，且光譜復(fù)原運(yùn)算量比傅里葉變換光譜儀要小得多，特別適合弱目標(biāo)的光譜探測(cè)識(shí)別，有著廣泛的應(yīng)用前景。哈達(dá)瑪變換光譜成像儀中的核心器件是空間光調(diào)制器，通過控制光路的“通斷”實(shí)現(xiàn)光譜哈達(dá)瑪變換編碼，最初使用機(jī)械模板實(shí)現(xiàn)，隨著科技的發(fā)展，一些新型光電器件如數(shù)字液晶光閥、數(shù)字微鏡陣列等逐漸被應(yīng)用在光譜儀中，使得該類型光譜儀再次成為研究的熱點(diǎn)。光譜成像儀的定標(biāo)是指建立探測(cè)器每個(gè)像元輸出信號(hào)數(shù)值與該探測(cè)器對(duì)應(yīng)像元目標(biāo)輻射強(qiáng)度之間定量關(guān)系的過程，定標(biāo)的準(zhǔn)確度很大程度上決定了光譜成像儀數(shù)據(jù)的可靠性及其應(yīng)用的深度和廣度，具有重要的意義。按定標(biāo)的內(nèi)容分為光譜定標(biāo)和輻射定標(biāo)， 光譜定標(biāo)用來確定光譜成像儀對(duì)輸入光譜的響應(yīng)。通常色散型光譜成像儀的光譜定標(biāo)，多通過探測(cè)對(duì)某一特定光源的光譜響應(yīng)曲線來確定，但由于哈達(dá)瑪變換光譜成像儀原理的不同，上述方法存在一定的缺陷1)當(dāng)光譜譜段數(shù)較少時(shí)，上述定標(biāo)方式的定標(biāo)精度不高；2) 如果改變空間光調(diào)制器的編碼方式，則需要重新進(jìn)行光譜定標(biāo)；幻探測(cè)器上每個(gè)像元的光譜定標(biāo)參數(shù)都不同，需要存儲(chǔ)大量的定標(biāo)數(shù)據(jù)；4)定標(biāo)過程中需要進(jìn)行哈達(dá)瑪逆變換對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有的光譜成像儀的定標(biāo)方法定標(biāo)精度不高、定標(biāo)過程復(fù)雜的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種哈達(dá)瑪變換光譜成像儀定標(biāo)系統(tǒng)及方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案哈達(dá)瑪變換光譜成像儀定標(biāo)系統(tǒng)，其特殊之處在于包括按照光路依次設(shè)置的單色光源、光勻化裝置、調(diào)制盤以及主控電腦，所述單色光源的出射光經(jīng)光勻化裝置和調(diào)制盤后入射至待標(biāo)定哈達(dá)瑪變換光譜儀上，所述主控電腦分別與待標(biāo)定光譜成像儀連接。還包括用于罩住單色光源、光勻化裝置、調(diào)制盤和哈達(dá)瑪變換光譜成像儀的暗箱。上述單色光源為單色儀、激光器或鹵素?zé)?；所述光勻化裝置為積分球或漫反射板。哈達(dá)瑪變換光譜成像儀定標(biāo)方法，其特殊之處在于包括以下步驟1組裝儀器采用已標(biāo)定的單色光源連接光勻化裝置的入射窗獲得均勻單色入射光，光勻化裝置的出射窗設(shè)置調(diào)制盤；將哈達(dá)瑪變換光譜成像儀置于調(diào)制盤后，使光勻化裝置的出射光充滿哈達(dá)瑪變換光譜成像儀的入瞳；主控電腦與待標(biāo)定哈達(dá)瑪變換光譜成像儀 進(jìn)行連接；最后將單色光源、光勻化裝置、調(diào)制盤和待標(biāo)定哈達(dá)瑪變換光譜成像儀均設(shè)置在 暗箱內(nèi)；2采集圖像2. 1單色光源發(fā)出單色入射光并勻化，入射光的波長(zhǎng)在待標(biāo)定哈達(dá)瑪變換光譜成 像儀的光譜響應(yīng)范圍內(nèi)，且光譜半高寬小于光譜儀的譜段寬度，通過計(jì)算機(jī)控制哈達(dá)瑪變 換光譜成像儀的空間光調(diào)制器件，令其加載定標(biāo)用編碼圖案；2. 2哈達(dá)瑪變換光譜成像儀的探測(cè)器采集光譜圖像；3求解坐標(biāo)變換方程3. 1將哈達(dá)瑪變換光譜成像儀的探測(cè)器所采集到圖像與定標(biāo)用編碼圖案通過坐 標(biāo)變換方程組描述如下
權(quán)利要求
1.哈達(dá)瑪變換光譜成像儀定標(biāo)系統(tǒng)，其特征在于包括按照光路依次設(shè)置的單色光源、光勻化裝置、調(diào)制盤以及主控電腦，所述單色光源的出射光經(jīng)光勻化裝置和調(diào)制盤后入射至待標(biāo)定哈達(dá)瑪變換光譜儀上，所述主控電腦分別與待標(biāo)定光譜成像儀連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的哈達(dá)瑪變換光譜成像儀定標(biāo)系統(tǒng)，其特征在于還包括用于罩住單色光源、光勻化裝置、調(diào)制盤和哈達(dá)瑪變換光譜成像儀的暗箱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的哈達(dá)瑪變換光譜成像儀定標(biāo)系統(tǒng)，其特征在于所述單色光源為單色儀、激光器或鹵素?zé)簦凰龉鈩蚧b置為積分球或漫反射板。
4.哈達(dá)瑪變換光譜成像儀定標(biāo)方法，其特征在于包括以下步驟1組裝儀器采用已標(biāo)定的單色光源連接光勻化裝置的入射窗獲得均勻單色入射光， 光勻化裝置的出射窗設(shè)置調(diào)制盤；將哈達(dá)瑪變換光譜成像儀置于調(diào)制盤后，使光勻化裝置的出射光充滿哈達(dá)瑪變換光譜成像儀的入瞳；主控電腦與待標(biāo)定哈達(dá)瑪變換光譜成像儀進(jìn)行連接；最后將單色光源、光勻化裝置、調(diào)制盤和待標(biāo)定哈達(dá)瑪變換光譜成像儀均設(shè)置在暗箱內(nèi)；2采集圖像·2. 1單色光源發(fā)出單色入射光并勻化，入射光的波長(zhǎng)在待標(biāo)定哈達(dá)瑪變換光譜成像儀的光譜響應(yīng)范圍內(nèi)，且光譜半高寬小于光譜儀的譜段寬度，通過計(jì)算機(jī)控制哈達(dá)瑪變換光譜成像儀的空間光調(diào)制器件，令其加載定標(biāo)用編碼圖案；·2.2哈達(dá)瑪變換光譜成像儀的探測(cè)器采集光譜圖像； 3求解坐標(biāo)變換方程·3.1將哈達(dá)瑪變換光譜成像儀的探測(cè)器所采集到圖像與定標(biāo)用編碼圖案通過坐標(biāo)變換方程組描述如下
全文摘要
本發(fā)明哈達(dá)瑪變換光譜成像儀定標(biāo)系統(tǒng)及方法，包括按照光路依次設(shè)置的單色光源、光勻化裝置、調(diào)制盤以及主控電腦，單色光源的出射光經(jīng)光勻化裝置和調(diào)制盤后入射至待標(biāo)定哈達(dá)瑪變換光譜儀上，主控電腦分別與待標(biāo)定光譜成像儀連接。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的光譜成像儀的定標(biāo)方法定標(biāo)精度不高、定標(biāo)過程復(fù)雜的技術(shù)問題，本發(fā)明通過精確測(cè)定探測(cè)器與空間光調(diào)制器的成像位置關(guān)系來實(shí)現(xiàn)光譜定標(biāo)，定標(biāo)過程與像面像元尺寸無關(guān)，可實(shí)現(xiàn)亞像元的光譜標(biāo)定，顯著提高了哈達(dá)瑪變換光譜成像儀的光譜定標(biāo)精度。
文檔編號(hào)G01J3/28GK102288292SQ20111018120
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者孫鑫, 李立波, 王爽, 白清蘭, 胡炳樑 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所