[发明专利]一种大孔径空间外差干涉光谱成像仪基准波数定标方法

说明书

技术领域

本发明涉及光谱成像仪定标技术领域，尤其涉及一种大孔径空间外差干涉光谱成像仪基准波数定标方法。

背景技术

干涉光谱成像技术从调制方式上来分可分为时间调制、空间调制和时空联合调制三种方式，干涉光谱成像仪的定标分为辐射定标和光谱定标两种类型，而光谱定标又分为实验室定标和在轨定标两部分。现有的干涉光谱成像仪光谱定标一般采用现有的光谱仪对已知光谱特征的目标进行采集、获取光谱，然后再用研制的仪器对相同的目标进行图像采集，并通过特定的数据处理方法来获得光谱曲线，最后将标准产品所获取的谱线与自行研制的仪器获取的谱线进行对比便可以完成对研制的新仪器的标定工作。

传统调制方式的干涉光谱成像仪的工作波数范围均为0～σ_max，因此理论上来说其光谱定标需要从0波数开始直至最大工作波数(σ_max)，但是实际上其波数范围还受到探测器的响应的影响，其最小工作波数一般由探测器的响应频率范围来确定，因此一般的干涉光谱成像仪定标的波数范围为σ_min～σ_max，其最小波数(σ_min)可以通过查阅探测器技术手册来确定，其最大工作波数由探测器谱段范围和系统的采样频率共同决定，采样定理要求系统的采样频率必须大于等于2倍信号的最大频率，对于干涉仪光谱仪来说可以表示为：σ_s≥2·σ_max，进一步可以得到其采样点数必须满足

大孔径空间外差干涉光谱成像技术是基于外差探测原理的光谱成像技术，通过设计仪器的工作波数范围变为σ_min～σ_max，一般情况下Δσ＝σ_max-σ_min是一个较小的值，其中最小波数σ_min不再是0或者由探测器的响应来确定，而是通过仪器的设计来保证，一般称其为系统基准波数。大孔径空间外差干涉光谱成像技术采样点数与传统的干涉光谱成像技术也存在区别，采样点数只需满足大孔径空间外差干涉光谱成像技术带来了采样点数下降的优点，但是却增加了基准波数的定标方法，这与传统的干涉光谱成像技术存在明显区别。

现有的干涉光谱技术其理论最小工作波数均从0波数开始，因此现有的干涉光谱成像技术不存在基准波数定标的问题。典型代表有迈克尔逊干光谱涉仪，其原理如图1所示，物面上一狭缝发出的光线经过准直镜后被准直成平行光线，每一束光线经过分束器被分成透射光和反射光两部分，透射光经过固定的反射镜M2被原路返回到分束器上并经分束器反射经过成像镜到达探测器上，反射光经过移动的反射镜M1被原路反射回到分束器上，透过分束器后再经过成像镜并成像在探测器上，由于透射光和反射光到达探测器上所走过的光程不同，因此将在探测器上产生干涉，获得干涉图，迈克尔逊干涉光谱仪获得的干涉图表达式为：I(x)=∫σminσmaxB(σ)cos(2πσ·OPD(x))dσ,]]>式中B(σ)是输入光谱，σ是波数，OPD(x)是反射光和透射光之间的光程差，光程差在不同时刻由于动镜M1的位置不同而不同，对干涉图进行傅里叶变换便可以获得光谱曲线。其波数范围的确定需结合标准光源和探测相关参数来完成，如果探测的波数响应范围为σ₁～σ₂，那么干涉光谱成像仪的最小工作波数一般为σ₁，而最大波数由系统的采样频率和σ₂共同决定，如果系统的采样频率σ_s≥2·σ₂，则系统的最大工作波数为σ₂，否则系统的最大工作波数为σ_s/2。