[發明專利]一種推掃色散型成像光譜儀的快速絕對輻射定標方法

有效

• 申請號: 201410323960.1
• 申請日: 2014-07-08
• 公開（公告）號: CN104101430A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 張雪靜;景娟娟;周錦松;李雅燦;付錫祿;馮蕾;曾曉茹
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電研究院
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;鄭哲

技術領域

本發明涉及光譜儀定標技術領域，尤其涉及一種推掃色散型成像光譜儀的快速絕對輻射定標方法。

背景技術

成像光譜技術是一種將成像技術與光譜技術相結合的新型遙感技術，可同時實現目標的空間信息與光譜信息的獲取。近年來，成像光譜技術已經成為對地觀測和深空探測的重要手段，涌現出的各種成像光譜系統廣泛應用于農牧林生產、礦產資源勘探、海洋遙感、軍事偵察等領域。

推掃色散型成像光譜儀是一種較為常見的成像光譜系統，其原理簡潔、性能穩定、技術發展較為成熟并且取得了很好的應用效果。在結構上均含有狹縫，入射的復色光被聚焦在狹縫上，棱鏡或光柵等色散元件將其色散分成不同波長，并且在面陣探測器上成像，由探測器測量每一個譜元的強度。狹縫限定了垂直運動軌跡方向的長度，儀器在垂直于狹縫的方向上運動產生第二維空間數據信息。

在成像光譜儀投入使用之前，需要進行絕對輻射定標，其目的是根據探測器的響應特征，建立成像光譜系統的響應輸出量值與入瞳處所接收的輻射量值之間的對應關系。對于推掃色散型成像光譜儀，絕對輻射定標的前提是完成光譜定標工作，這是由于絕對輻射定標工作中將必然使用到某些光譜定標工作所得到的數據，例如探測器每個像元的光譜響應中心波長和響應帶寬等。因此，光譜定標的精度將直接影響絕對輻射定標的精度，而光譜定標的精度與成像光譜系統的光機結構穩定性有著緊密聯系，長期的重力作用、溫濕度的改變、儀器搬運引起的震動、儀器的拆卸和重新安裝等都會改變系統的結構，從而間接影響成像光譜儀的絕對輻射定標精度。為了保證探測精度，需要不定期地對儀器進行重復定標，而現有定標技術通常需要耗費大量時間。

目前，常用的如下兩種定標方法：

1)采用產生均勻單色光的方法，即在紫外、可見及近紅外波段采用單色儀與積分球結合或可調諧激光器與積分球結合的方式，在中遠紅外采用面源黑體與濾光片相結合的方法實現，雖采用裝置不同，但原理類似。然而，由于推掃色散型成像光譜儀光路中含有分光系統，當輸入光為單色光時，探測器上只有數行像元對其有響應，在圖像上體現為一條白線；因而，成像光譜儀和光譜輻射度計對每個單色光所采集的數據，只可完成探測器上對此光有響應的數行像元的絕對輻射定標，若要完成所有像元的絕對輻射定標，需要多次改變單色儀波長進行數據采集和處理。這種方法耗時多、效率低，不適用于需要經常定標的色散型成像光譜系統。

2)使用復色光源配合大積分球的方法。使用經過計量機構標定過的標準輻射度計標定積分球，然后使用積分球標定成像光譜儀，此裝置中配合積分球使用的復色光源一般由鎢燈提供。由于裝置中使用復色光源，此時儀器的輸出將是一條明暗不均勻的條帶，條帶寬度將覆蓋探測器的大部分像元，其明暗特征將與輸入光源的光譜特征相關。然而，該方法中使用的鎢燈在短波波段輻亮度較低，且為了防止長波過曝光而損傷探測器，光源的整體亮度不能無限增加，這樣導致短波波段的定標光源難以達到較高亮度等級，定標精度將難以保證。

發明內容

本發明的目的是提供一種推掃色散型成像光譜儀的快速絕對輻射定標方法，可大大提高推掃色散型成像光譜儀的定標效率，并確保了絕對輻射定標的精度。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種推掃色散型成像光譜儀的快速絕對輻射定標方法，該方法包括：

通過調整光源中鎢燈氙燈的亮度的比例，再利用成像光譜儀來獲得K組組合光源及其對應的測試信號DN_c(i,j,k)，并與暗噪聲DN₀(i,j)相減，獲得每一組組合光源的響應信號值DN(i,j,k)，再利用標準光譜輻射度計獲得每一組組合光源的光譜輻亮度值W(λ,k)；其中，i表示像元所在行序數，j表示像元所在列序數，λ表示波長，k＝1,2,3,...,K；

對于每一像元(i,j)，查找K組組合光源的響應信號值中最高的一組DN(i,j,m)及其對應的光譜輻亮度值W(λ,m)；根據所述光譜輻亮度值W(λ,m)，利用線性插值法計算像元(i,j)的光譜響應中心波長λ(i,j)對應的輻亮度值W(λ(i,j),m)，來作為像元(i,j)接收的標準輻射量值；

將所述像元(i,j)接收的標準輻射量值W(λ(i,j),m)與響應信號值DN(i,j,m)相除獲得像元(i,j)的絕對輻射定標系數c(i,j)。