[发明专利]一种图谱关联系统红外光谱的非线性定标方法及装置

说明书

本发明公开一种图谱关联系统红外光谱的非线性定标方法及装置，包括：相同实验室条件下测量相同黑体在入瞳处的图谱关联探测器的输出；由于图谱关联探测设备有其自身响应规律，在短波红外上不够灵敏，起伏多为探测器自身噪声干扰导致，故将这部分数据进行平滑去噪处理；在系统辐射在动态范围内非线性响应的前提下，建立数值模型，合理的假设系统辐射亮度转换关系为一元二次多项式；通过多组不同温度黑体测量，获取系统内部参数，系即统响应系数和系统辐射偏置；定量化的对探测设备的辐射响应进行相关检测与分析，利用L1范数对设备内部参数进行论证，从而将光电探测器的输出更准确的转换为入射的辐射亮度，也更符合图谱关联探测设备的光谱仪特性。

技术领域

本发明涉及定量化光学遥感和光谱辐射学、光谱信息处理的交叉领域，更具体地，涉及一种图谱关联系统红外光谱的非线性定标方法及装置。

背景技术

红外辐射能量是物质的一种固有属性，温度超过绝对零度的任何物质，都会向外辐射能量，并且物体的温度越高，辐射的能量越强，它是万事万物的基本特性。随着对红外辐射的深入研究逐渐形成一套红外辐射理论。多光谱红外图谱关联探测系统是建立在红外辐射理论的基础上，对物方目标获取定量化的红外光谱信息。然而任何设备仪器都有其自身的测量特性，同样强度的光被探测设备测量输出后，沿着光谱的分布有的强有的弱，即光学传感器对光的响应能力在不同的波长并不相同，所以我们要对设备做辐射定标。这是光谱信息测量和处理过程中不可替换的关键技术之一。

通过在实验室内对几种不同温度黑体红外辐射的测量，会得到黑体在物方的红外光谱，此时使用定标的方法校准设备在不同波长上的响应不均，使输出的光谱和标准温度的普朗克曲线尽量相一致。这种以黑体的光谱作为标准对设备进行校正的方法，经常是线性的，其速度快计算量小，但是系统辐射的转换不可能处处是线性关系。鉴于线性是非线性的特殊情况，需要提出一种图谱关联系统红外光谱非线性定标方法，将光电探测器的输出转换为入射的辐射亮度。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于解决图谱关联系统沿光谱分布的响应不均的技术问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供一种图谱关联系统红外光谱的非线性定标方法，用黑体的光谱作为标准，校正图谱关联系统沿光谱分布的响应非均匀性，其特征在于，包括以下步骤：

S1，采集同一实验环境下不同温度黑体在图谱关联系统入瞳处的红外辐射，输出对应的电压值曲线；

S2，确定不同温度黑体辐射的光谱对应的标准辐射亮度曲线；

S3，预设输出电压值与标准辐射亮度之间对应为非线性关系，基于选取的几组温度黑体对应的输出电压值曲线和标准辐射亮度曲线，求解所述非线性关系；

S4，将剩余未选取的几组温度黑体对应的输出电压值代入所述步骤S3求解的非线性关系，求出未选取的几组温度黑体中各组黑体温度对应的计算辐射亮度曲线；

S5，对比所述计算辐射亮度曲线和对应温度的标准辐射亮度曲线，选出与标准辐射亮度曲线最相近的计算辐射亮度曲线对应的非线性关系作为该温度下的最优非线性关系。需要说明的是，本发明所提及的图谱关联系统对应为图谱关联探测装置以及所有可以完成图谱探测功能的装置。本发明并不对相关的图谱关联系统做任何限定。

在一个可选的实施例中，所述输出电压值与标准辐射亮度之间对应的非线性关系为：

DN(λ)＝Gain(λ)₁·S_input(λ)²+Gain(λ)₂·S_input(λ)+offset(λ)