[发明专利]一种成像光谱仪的数据处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理技术和信号处理技术，属于遥感图像数据处理技术领域，具体涉及一种成像光谱仪的数据处理方法。

背景技术

时空联合调制干涉成像光谱仪作为一种新型成像光谱仪，具有光谱分辨率高、信噪比高、高通量和高稳定性等优点。时空联合调制干涉成像光谱仪利用推扫方式扫描目标景物，在不同时刻目标成像在探测器不同位置，从而获得目标点的完整点干涉图，再由点干涉图通过傅里叶变换复原产生该目标的光谱。由于时空联合调制干涉成像光谱仪通过对目标进行推扫过程以获取目标的完整干涉图，在推扫过程中搭载平台的姿态一旦发生变化，如侧滚、俯仰、偏航等，就会造成传统方法提取的干涉图失真，复原出的光谱就无法反映景物目标的真实属性。为了实现高精度的光谱复原，需对目标位置进行校正后进行光谱复原。

对于星载时空联合成像光谱仪的数据处理方法主要包括基于相位相关与归一化积相关的图像配准校正算法。根据傅里叶变换的旋转平移特性，通过计算图像间的相位相关函数，利用FFT实现图像序列旋转失真的高精度校正，采用基于归一化积相关的方法实现图像平移失真的校正，最后进行点干涉图非均匀采样、傅里叶变换复原光谱。该方法不适用于姿态变化较为剧烈的机载成像光谱仪图像的校正，会出现地物目标点提取不准确而无法准确复原地物谱信息。

文献[1]：Yann Ferrec and et al.,“Experimental results from an airborne static Fourier transform imaging spectrometer,”Applied Optics,50(30),2011.利用相位相关和特征匹配的方法进行图像配准确定目标位置，对干涉图在空间域插值成等间隔干涉图，直接进行傅里叶变换复原得到目标的光谱图像。但是特征匹配配准方法只能利用干涉条纹不剧烈的区域。

文献[2]：L.Su,Y.Yuan,and et al.,“Spectrum Reconstruction Method for Airborne Temporally-Spatially Modulated Fourier Transform Imaging Spectrometers,”IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing,2013，利用POS测量的数据对目标在连续推扫图像的位置进行追踪，进而进行目标干涉图提取和复原。但是，需要与POS系统组合安装提供相关数据，存在安装误差且需要纠正，要求POS与成像光谱仪在数据获取时同步进行，增加了系统应用难度。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提出一种适用于时空联合调制干涉成像光谱仪的基于目标位置追踪的干涉图提取和光谱复原方法。

一种时空联合调制干涉成像光谱仪的数据处理方法，包括以下几个步骤：

步骤一：通过时空联合调制干涉成像光谱仪，获取包括感兴趣目标点的图像；

步骤二：通过图像配准，获取感兴趣目标点A在连续推扫的干涉图像的位置；

步骤三：获取感兴趣目标点对应某一光程差的干涉强度；

步骤四：获取感兴趣目标点由不同光程差的干涉强度组成的干涉图；

步骤五：将感兴趣目标点的干涉图通过非均匀傅里叶变换复原得到该感兴趣目标点的光谱。

本发明的优点在于：

（1）本发明基于图像间位移关系进行配准，无需引入POS系统测量仪器姿态数据进行辅助，减少了系统的复杂度；

（2）本发明所提出的方法适用于机载时空联合调制干涉成像光谱仪，有效的克服了目前机载稳定平台难达到时空联合调制干涉成像光谱仪对平台稳定性要求的难点，使时空联合调制干涉成像光谱仪能有效的应用于机载平台；

（3）本发明采用的图像配准方法能够准确估计图像之间的位移关系，并达到亚像素级；基于傅里叶频域的算法比基于特征匹配的算法更能有效的抑制干涉条纹和噪声对配准效果的影响；配准中的校正方法能筛选出传统配准方法中产生的奇异配准值并校正。

附图说明

图1为本发明的方法流程示意图。

图2为配准步骤的具体流程图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明是一种时空联合调制干涉成像光谱仪的数据处理方法，流程如图1所示，包括以下几个步骤：

步骤一：通过时空联合调制干涉成像光谱仪，获取包括感兴趣目标点的一系列图像序列。