[发明专利]已知目标相对光谱分布的成像光谱仪光谱杂散光修正算法

说明书

已知目标相对光谱分布的成像光谱仪光谱杂散光修正算法，属于成像光谱仪探测领域，能从根本上消除杂散光对成像光谱仪测量结果的影响。本发明根据光谱杂散光对待测成像光谱仪的影响原理，利用单色仪输出一系列单色均匀光依次进入并充满待测成像光谱仪的视场，并利用绝对辐射计记录一系列单色光光谱的能量，经计算得到待测成像光谱仪各像元的归一化光谱响应函数；然后与目标相对光谱分布联合计算各像元响应信号中有效光谱信号与总信号的比例，最后在观测目标时的实测信号中乘以有效光谱信号所占比例即得到有效光谱信号，完成对待测成像光谱仪的光谱杂散光修正。本发明测量精度高，计算简单，易于编程，便于实时计算。

技术领域

本发明属于成像光谱仪探测技术领域，具体涉及一种已知目标相对光谱分布的成像光谱仪光谱杂散光修正算法。

背景技术

由于能实现对观测目标的空间信息和光谱信息的同时探测，所以近年来成像光谱仪已经广泛应用于大气遥感、地物光谱分布及识别以及生物医学等各个领域，而杂散光水平是成像光谱仪的一个重要指标，尤其是在定量化研究中，杂散光已经成为限制成像光谱仪探测精度的关键因素之一。一般意义上的杂散光包括空间杂散光和光谱杂散光，而对于成像光谱仪来说，设计和加工过程中主要考虑光谱杂散光，光谱杂散光是指工作波段以外的光到达像面的光信号。

目前，常用的对成像光谱仪消杂散光方法主要是在设计和加工阶段通过设置消杂光光阑、涂覆消杂光黑漆以及提高光学元件表面的反射率和透射率来降低成像光谱仪的杂散光水平，但这些措施只能降低杂散光水平，并不能从根本上消除杂散光影响。

发明内容

为了能从根本上消除杂散光对成像光谱仪测量结果的影响，本发明提供一种已知目标相对光谱分布的成像光谱仪光谱杂散光修正算法。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的已知目标相对光谱分布的成像光谱仪光谱杂散光修正算法，包括以下步骤：

已知目标相对光谱分布L_X(λ_i)和待测成像光谱仪的归一化光谱响应函数R^归一化(x,y,λ_i)，则待测成像光谱仪输出相对光谱信号为：

S^相对(x,y,λ_i)＝R^归一化(x,y,λ_i)×L_X(λ_i) (3)

其中，x和y分别为待测成像光谱仪的像元行序号和列序号，不同列序号代表待测成像光谱仪不同的标称光谱位置，i表示成像光谱仪光谱杂散光测量系统输出的一系列单色光的序号，i＝1,2,3…,n，λ_i为单色光的入射波长，λ₁～λ_n覆盖待测成像光谱仪的光谱范围；

对于每一个入射波长λ_i，根据待测成像光谱仪在该入射波长λ_i处的光谱采样间隔与其光谱分辨率的关系，假设光谱分辨率是光谱采样间隔的m倍，对待测成像光谱仪输出相对光谱信号在像元列方向y上寻找光谱信号最大值所对应的列序号y_j，则像元列序号为(j-m)～(j+m)范围内的信号为有效光谱信号，其余列序号处的信号为光谱杂散光信号，则像元列序号y_j的总信号为：而其中的有效光谱信号为：

其中，对于入射波长从λ_p到λ_q的单色光入射时，像元列序号y_j的光谱响应信号处于上述定义的有效光谱信号中，即y∈(y_j-m,y_j+m)；

因此，各像元响应信号中有效光谱信号与总信号的比例为：