[发明专利]窄带高光谱的快速干涉成像方法及装置

摘要

一种窄带高光谱的快速干涉成像方法及装置，本方法第一步，根据探测波段和选用的带通滤光片计算出干涉成像光谱仪干涉信息的压缩采样频率；第二步，利用计算得到的采样频率对干涉信息进行压缩采样；第三步，对压缩采样后的干涉信息进行傅里叶变换，获取目标探测波段内的光谱信息。本装置利用该方法对窄带波段目标进行成像光谱探测，包括共轴设置的滤光片组件，干涉成像光谱仪、面阵探测器和与之连接的信号处理系统。本发明解决了现有干涉高光谱成像装置在探测窄带波段时存在的计算冗余的问题，可以实现窄带波段的快速干涉成像光谱探测。

主权项

一种窄带高光谱的快速干涉成像方法分为以下几步，其特征在于：1）根据探测波段σL~σR和选用的带通滤光片计算出干涉成像光谱仪干涉信息的压缩采样频率σcs；设目标共有N个非重叠的窄带光谱Δσ1、Δσ2…ΔσN，且满足：σL1＜σR1≤σL2＜σR 2…≤σLN＜σRN上式中，σLn为第n个谱段Δσn的低波数点；σRn为第n个谱段Δσn的高波数点，其中n=1,2，…N；对干涉信息进行对偶化延拓处理后，复原光谱信息的一个周期内存在2N个光谱谱段；各个探测谱段边沿光谱值从左往右依次命名如下：σ1L＝‑σRN,σ1R＝‑σLN;σ2L＝‑σR(N‑1),σ1R＝‑σL(N‑1);               .               .                 .σ2NL＝‑σLN,σ2NR＝‑σRN;上式中，σxL为2N个光谱谱段中从左往右数第x个谱段Δσn的低波数点；σxR为第x个谱段Δσn的高波数点，其中x=1,2，…2N；为准确复原N个窄带光谱信息，要保证2N个谱段经过平移后两两不重叠，即由于2N个谱段为中心对称分布，只需要满足N+(N‑1)+…+1+N(N‑1)/2个不等式：其中前N+(N‑1)+…+1个不等式保证中心对称线两侧谱段不出现重叠，后面的N(N‑1)/2个不等式保证中心线同一侧的谱段不出现重叠；共有N2个不等式，简化表达式如下： σ qR - σ pL n qp + 1 ≤ σ cs ≤ σ qL - σ pR n qp - - - ( 1 ) 其中， ≤ n qp ≤ ( σ qL - σ pR σ sm ) σ sm = Σ p = 1 N Δ σ p p=1,2,…,Nq=p+1,p+2,…,2N‑p+1其中σsm为探测光谱波段带宽之和，由上式中N2个约束不等式可得到压缩 采样频率σcs的取值范围，选取其中的波数为采样频率，配以符合要求的多带通窄带滤光片，可对多个非重叠窄带光谱的干涉信息进行压缩采样；在给定探测光谱的范围，由公式1可得到干涉信息的压缩采样频率σcs；2）利用压缩采样频率σcs对干涉信息进行压缩采样；利用压缩采样频率σcs对干涉信息进行压缩采样，采样后的干涉信息为：Icd=ID(Δ)·∑δ(Δ‑mδΔ)       （2）上式中Icd为压缩采样后的干涉信息；ID(Δ)为按照Nyquist定理采样得到的干涉信息；δ(Δ)为克隆尼克函数；Δ为光程差；m为压缩采样倍数，m=σs/σcs，其中σs为Nyquist采样频率；3）对压缩采样后的干涉信息进行傅里叶变换，获取目标在探测波段内的光谱信息；干涉信息和光谱信息之间存在傅里叶变换对的关系，即：I(Δ)=FT‑1[B(σ)]                 （3）B(σ)＝FT[I(Δ)]上式中，FT、FT‑1分别表示傅里叶变换及傅里叶逆变换，B(σ)为目标物物点的光谱信息，I(Δ)为采集的干涉信息，σ为波数，其中σ＝1/λ；压缩采样后复原的光谱信息满足：BD(σ)＝DFT[Icd]                 （4）上式中，DFT表示离散傅里叶变换。