[發明專利]窄帶高光譜的快速干涉成像方法及裝置

有效

• 申請號: 201210360920.5
• 申請日: 2012-09-19
• 公開（公告）號: CN102879098A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 李建欣;朱日宏;孟鑫;沈華;郭仁慧;馬駿;陳磊;何勇;孫大旺;姚良濤;周偉;朱榮剛;王小鋒
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01J3/45
• 分類號: G01J3/45
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明涉及一種光學探測目標方法及裝置，特別是一種能夠快速同時獲得目標空間二維圖像信息和目標各點光譜信息的新的窄帶高光譜的快速干涉成像方法及裝置。

背景技術

干涉成像光譜技術是上世紀80年代發展起來的新型探測技術，利用干涉信息與光譜信息之間的傅里葉變換關系來復原目標的光譜信息，并且獲取目標的二維空間信息。

在軍事偵察、農產品檢驗、污染物監測等領域需要探測目標窄帶（探測譜段的最大波數與最小波數之差遠小于中心波數）譜段內的高光譜成像信息。利用干涉成像光譜儀對目標進行窄帶高光譜成像探測具有高光通量、高光譜分辨率、高目標分辨率等優點。

在數據處理過程中要對干涉信息進行采樣，目前普遍使用的采樣方法是按照Nyquist定理對干涉信息進行采樣，該方法可以復原從零頻到最大探測波數的光譜。但當探測譜段為窄帶光譜時，低于最小探測波數的復原光譜都是無用信息，這導致后期傅里葉變換的數據量的增加，進而影響光譜的復原效率。此外，對于像面干涉成像光譜儀，冗余數據不但會增加探測時間和數據量，而且增加對存儲設備、傳輸設備等硬件的要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種窄帶高光譜的快速干涉成像方法及裝置，對干涉成像光譜儀獲取的干涉信息進行壓縮采樣，實現窄帶干涉高光譜的快速探測，以解決干涉高光譜成像方法在探測窄帶波段光譜時存在的計算數據冗余的問題。

技術方案

為了達到上述發明目的，本發明采用以下方法及裝置予以實現。

窄帶高光譜的快速干涉成像方法及裝置。

第一步，根據探測波段σ_L~σ_R和選用的帶通濾光片計算出干涉成像光譜儀干涉信息的壓縮采樣頻率σ_cs。

第二步，利用壓縮采樣頻率σ_cs對干涉信息進行壓縮采樣。

第三步，對壓縮采樣后的干涉信息進行傅里葉變換，獲取目標在探測波段內的光譜信息。

該裝置利用該方法對窄帶波段目標進行成像光譜探測，包括共軸設置的濾光組件（1）、干涉成像光譜儀（2）、面陣探測器（3），面陣探測器（3）與信號獲取與處理系統（4）相連接。

發明效果

本發明的窄帶高光譜的快速干涉成像方法及裝置與現有其他方法相比，優勢在于：

1、具備干涉成像光譜技術的優點：

（1）、面陣探測器之前器件為全光器件，無聲光、電光調制、方法簡單實用。

（2）、采用該發明方法的探測裝置內無任何運動部件。

（3）、具有高目標分辨率、高通量、多通道的優點。

2、能夠對窄帶波段的光譜信號進行快速探測，提高干涉成像光譜探測的效率。

附圖說明

圖1為實現本發明方法的裝置結構示意圖

圖2為利用本發明方法及裝置對窄帶波段光譜探測的結果，探測波段為兩個不重合窄帶波段。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步說明。

窄帶高光譜的快速干涉成像方法主要包括以下幾個過程：

1、根據探測波段σ_L~σ_R和選用的帶通濾光片計算出干涉成像光譜儀干涉信息的壓縮采樣頻率σ_cs。

設目標共有N（1,2,3，…）個非重疊的窄帶光譜Δσ₁、Δσ₂…Δσ_N，且滿足：

σ_L1＜σ_R1≤σ_L2＜σ_R2…≤σ_LN＜σ_RN

上式中，σ_Ln為第n個譜段Δσ_n的低波數點；σ_Rn為第n個譜段Δσ_n的高波數點（n=1,2，…N）；對干涉信息進行對偶化延拓處理后，復原光譜信息的一個周期內存在2N個光譜譜段。各個探測譜段邊沿光譜值從左往右依次命名如下：

σ_1L＝-σ_RN,σ_1R＝-σ_LN;

σ_2L＝-σ_R(N-1),σ_1R＝-σ_L(N1);

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