[发明专利]中波红外成像光谱仪的辐射和光谱一体化定标方法

说明书

技术领域

本发明涉及地面定标技术领域，尤其涉及中波红外成像光谱仪的辐射和光谱一体化定标方法。

背景技术

以下对本发明的相关技术背景进行说明，但这些说明并不一定构成本发明的现有技术。

定标是成像光谱仪应用的一个重要环节，是指确定遥感器输出准确数值的过程，主要包括辐射定标和光谱定标。辐射定标的任务是利用辐射参考标准,建立成像光谱仪的数字化输出与其接收的地面景物辐亮度之间的换算关系。光谱定标就是测量成像光谱仪随入射辐射波长变化的响应，其主要目的是确定探测器不同光谱通道中心波长的位置和光谱分辨率。辐射定标和光谱定标是保证成像光谱仪真实有效的获得地物目标信息的首要工作，是成像光谱仪定量化应用的关键。

对于红外成像光谱仪来说，辐射定标通常采用黑体来完成，光谱定标通常采用激光器实现，这两个过程相对独立，并且定标设备复杂，尤其对于外场实验来说，一定程度上增加了成像光谱仪应用的复杂度。若能在采用黑体进行辐射定标的同时，完成光谱定标，即实现辐射、光谱的一体化定标工作，将大大降低红外成像光谱仪的应用及后续数据处理的难度。

发明内容

本发明的目的在于提出一种中波红外成像光谱仪的辐射和光谱一体化定标方法，能够在进行辐射定标的同时实现光谱定标，定标精度高、稳定性好，并且定标设备简单易实现。

本发明中波红外成像光谱仪的辐射和光谱一体化定标方法，其特征在于包括：

S1、分别在第一定标温度和第二定标温度下采集黑体的干涉数据，基于该干涉数据确定光谱仪在第一定标温度下的第一响应值和在第二定标温度下的第二响应值；

S2、在黑体表面覆盖聚乙烯薄膜，采集第二定标温度下的干涉数据，基于该干涉数据与第二响应值确定聚乙烯薄膜两个特征吸收峰的位置坐标；

S3、基于第一响应值、第二响应值以及黑体在第一定标温度和第二定标温度下的理论辐射亮度值，拟合成像光谱仪的辐射增益和辐射偏置，得到成像光谱仪的响应函数；

S4、基于聚乙烯薄膜两个特征吸收峰的位置坐标和其中一个特征吸收峰的理论光谱位置，确定聚乙烯薄膜另一个特征吸收峰的光谱位置，根据确定出的光谱位置以及所述另一个特征吸收峰的理论光谱位置确定光谱仪的光谱定标精度；

其中，第一定标温度与第二定标温度不相等。

优选地，步骤S2包括：在黑体表面覆盖聚乙烯薄膜；

采集第一定标温度下的干涉数据，基于该干涉数据与第一响应值确定聚乙烯薄膜两个特征吸收峰的第一位置坐标；

采集第二定标温度下的干涉数据，基于该干涉数据与第二响应值确定聚乙烯薄膜两个特征吸收峰的第二位置坐标；

针对聚乙烯薄膜的每一个特征吸收峰，以该特征吸收峰的第一位置坐标和第二位置坐标的平均值作为该特征吸收峰的位置坐标。

优选地，成像光谱仪的响应函数为：

M(σ)＝G(σ)·L(σ,T)+O(σ)

式中，M(σ)为成像光谱仪在位置坐标σ处的响应值；G(σ)为成像光谱仪的辐射增益，O(σ)为成像光谱仪的辐射偏置；L(σ,T)为在温度T时位置坐标σ处的辐射亮度。

优选地，对于任意一个波长的光源，其在频域空间内的光谱位置以及每个光谱位置的位置坐标之间满足如下关系：

式中，σ₁为第1个光谱位置，x₁为光谱位置σ₁处的位置坐标；σ₂为第2个光谱位置，x₂为光谱位置σ₂处的位置坐标；σ₃为第3个光谱位置，x₃为光谱位置σ₃处的位置坐标；σ_n-1为第n-1个光谱位置，x_n-1为光谱位置σ_n-1处的位置坐标；σ_n为第n个光谱位置，x_n为光谱位置σ_n处的位置坐标；n为光源对应的光谱位置个数。

优选地，按照如下公式确定所述聚乙烯薄膜另一个特征吸收峰的光谱位置：

式中，为聚乙烯薄膜其中一个特征吸收峰的理论光谱位置，x₁₀为聚乙烯薄膜在光谱位置σ₁₀处的位置坐标；σ₂₀为聚乙烯薄膜另一个特征吸收峰的光谱位置，x₂₀为聚乙烯薄膜在光谱位置σ₂₀处的位置坐标。

优选地，所述黑体为面源黑体。