[發(fā)明專利]一種干涉光譜成像儀相位誤差修正方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410648156.0
• 申請日: 2014-11-15
• 公開（公告）號: CN104316188B
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 景娟娟;呂群波;相里斌;周錦松
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院光電研究院
• 主分類號: G01J3/45
• 分類號: G01J3/45
• 代理公司: 北京凱特來知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11260
• 代理人: 鄭立明,鄭哲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及干涉光譜成像儀技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種干涉光譜成像儀相位誤差修正方法及裝置。

背景技術(shù)

干涉光譜成像技術(shù)是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的一種新型信息獲取技術(shù)，由于具有諸多原理性的優(yōu)點，在環(huán)境監(jiān)測、資源調(diào)查等諸多領(lǐng)域具有很高的應(yīng)用價值和潛力。在應(yīng)用需求的牽引和推動下，在短短十幾年的時間里，干涉光譜成像技術(shù)得到了飛速發(fā)展，出現(xiàn)了多種形式的干涉光譜成像儀，并在航空航天遙感中發(fā)揮了重要的作用。

由于干涉光譜成像儀獲取的干涉數(shù)據(jù)是一種中間數(shù)據(jù)，不能為用戶直接所用，必須通過光譜復(fù)原后才能得到為用戶所用的光譜數(shù)據(jù)。理想情況下，儀器獲得的干涉圖是對稱干涉圖，傅立葉變換后虛部為零，復(fù)原得到的譜函數(shù)為實函數(shù)，而實際上，由于數(shù)據(jù)采集和儀器研制過程中存在各種各樣的誤差，導(dǎo)致獲取的干涉圖不再對稱，對它直接進(jìn)行處理得到的光譜函數(shù)將是個復(fù)數(shù)，也就是說它的虛數(shù)部分不為零。如果僅僅使用復(fù)數(shù)光譜函數(shù)的實數(shù)部分表示真實光譜，就會存在誤差。為了得到目標(biāo)的真實光譜，必須對干涉儀得到的每一幅干涉圖進(jìn)行相位誤差修正。

目前常用的相位誤差修正方法有三種：絕對值法、Mertz法和Forman法。

絕對值法適用于雙邊采樣干涉圖，由于采用平方和計算目標(biāo)光譜，將所有噪聲都轉(zhuǎn)化為正值，所以復(fù)原光譜的信噪比較低，在對復(fù)原光譜精度要求較高的情況下并不適用。另外，為了減小數(shù)據(jù)量，降低對傳輸帶寬的要求，干涉光譜成像儀通常采用單邊過零采樣方式，所以相對來說，Mertz法和Forman法更為常用。

Mertz法主要是在頻域?qū)?fù)原光譜進(jìn)行修正處理。具體的，首先對濾波、切趾后的干涉圖(以下簡稱預(yù)處理干涉圖)做傅立葉逆變換，得到光譜函數(shù)，然后再提取預(yù)處理干涉圖的小雙邊部分做傅立葉逆變換，計算相位誤差最后利用相位誤差指數(shù)因子與光譜函數(shù)相乘，取其實數(shù)部分即為復(fù)原光譜。Mertz法算法簡單，但只做一次修正處理，修正精度有限。

Forman法主要是在時域?qū)Ω缮鎴D進(jìn)行修正處理。具體的，提取預(yù)處理干涉圖的小雙邊部分做傅立葉逆變換，計算相位誤差再對做傅立葉變換，得到對稱函數(shù)F(x)，將F(x)進(jìn)行濾波，切趾后與預(yù)處理干涉圖做卷積處理，得到卷積干涉圖，再提取卷積干涉圖的小雙邊部分計算相位誤差和對稱函數(shù)，與卷積干涉圖繼續(xù)做卷積處理，重復(fù)以上步驟，經(jīng)過多次卷積后原干涉圖就變成對稱干涉圖，這時再做傅立葉逆變換即可得到目標(biāo)光譜。Forman法計算精度較高，但多次卷積處理會影響處理效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例的目的是提供一種干涉光譜成像儀相位誤差修正方法及裝置，改善修正精度與處理速度。

本發(fā)明實施例的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種干涉光譜成像儀相位誤差修正方法，包括:

對干涉光譜成像儀獲取的干涉圖的小雙邊部分進(jìn)行IFFT快速傅立葉逆變換得到相位因子，以及對所述相位因子進(jìn)行FFT快速傅立葉變換得到對稱化函數(shù)；

將所述干涉圖與所述對稱化函數(shù)進(jìn)行卷積處理得到卷積干涉圖；

對所述卷積干涉圖進(jìn)行IFFT得到復(fù)原光譜函數(shù)，以及對所述卷積干涉圖的小雙邊部分進(jìn)行IFFT得到相位誤差因子；

根據(jù)所述相位誤差因子對所述復(fù)原光譜函數(shù)進(jìn)行修正，得到目標(biāo)光譜函數(shù)。

一種干涉光譜成像儀相位誤差修正裝置，包括:

干涉圖修正單元，用于對干涉光譜成像儀獲取的干涉圖的小雙邊部分進(jìn)行IFFT快速傅立葉逆變換得到相位因子，以及對所述相位因子進(jìn)行FFT快速傅立葉變換得到對稱化函數(shù)；用于將所述干涉圖與所述對稱化函數(shù)進(jìn)行卷積處理得到卷積干涉圖；

光譜修正單元，用于對所述卷積干涉圖進(jìn)行IFFT得到復(fù)原光譜函數(shù)，以及對所述卷積干涉圖的小雙邊部分進(jìn)行IFFT得到相位誤差因子；用于根據(jù)所述相位誤差因子對所述復(fù)原光譜函數(shù)進(jìn)行修正，得到目標(biāo)光譜函數(shù)。

由上述本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案可以看出，先在時域?qū)Ω缮鎴D進(jìn)行修正，再在頻域?qū)庾V函數(shù)進(jìn)行修正，提高復(fù)原光譜的精度，同時兼顧計算速度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。

圖1為本發(fā)明實施例干涉光譜成像儀相位誤差修正方法的流程示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例干涉光譜成像儀相位誤差修正裝置的構(gòu)成示意圖。