[發明專利]一種高光譜大視場成像光譜儀光譜彎曲校正方法

在審

• 申請號: 201811353279.6
• 申請日: 2018-11-14
• 公開（公告）號: CN109238991A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 趙敏杰;司福祺;江宇;汪世美
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 安麗;成金玉

本發明公開了一種高光譜大視場成像光譜儀光譜彎曲校正方法，首先成像光譜儀通過漫反射板獲取全視場的太陽散射光光譜，然后在中心視場光譜中選擇一條大氣吸收線作為匹配譜線，并在成像光譜儀空間方向進行光譜匹配以獲取不同視場處的大氣吸收線的像元位置，進而得到空間視場光譜彎曲值。最后基于光譜彎曲值實現成像光譜儀光譜彎曲的校正。本發明實現了基于大氣吸收線的光譜彎曲校正，消除了由于大視場引起的光譜彎曲畸變，方法可靠且簡單易行，有利于提高成像光譜儀的光譜質量。

技術領域

本發明屬于高光譜大視場成像光譜儀光譜圖像校正領域，具體涉及一種高光譜大視場成像光譜儀空間視場光譜彎曲校正方法。

背景技術

星載高光譜大視場成像光譜儀是一種天底方向上的推掃型成像光譜儀，采用凸面光柵分光，探測范圍為310-406nm，光譜分辨率<1nm，通過探測地球大氣或地表反射、散射光來反演大氣中污染氣體的分布和變化，具有高分辨率、大視場角的特點。其在穿軌方向形成能夠形成114°大視場(在軌運行時對應地面2600km)，探測器采用面陣CCD，能夠同時記錄被測對象的光譜信息和空間信息。由于成像光譜儀穿軌方向探測視場較大，使得被測目標單色像成像于成像光譜儀的焦平面時，會出現空間的非線性現象即產生光譜彎曲，光譜彎曲的存在會降低光譜圖像質量，影響光譜數據的反演精度。為快速的獲取高光譜大視場成像光譜儀空間方向的光譜彎曲，高精度的完成光譜彎曲的校正，有必要提出一種高光譜大視場成像光譜儀空間方向光譜彎曲校正方法。

目前Robert A.Neville研究了成像光譜儀的光譜彎曲檢測(參見Robert A,etal.Neville.Detection of spectral line curvature in imaging spectrometerdata.SPIE,5093(2003):144-154.)，其針對的成像光譜儀光譜分辨率較低，文中研究的AVIRIS和SFSI載荷光譜分辨率為10nm，較低的分辨率無法分辨出太陽夫瑯禾費線，所以只能選取較寬的紅外波段吸收峰，如O₂(1268nm)、H₂O(1470nm)、CO₂(2007nm)，其未對紫外波段進行研究，也未給出光譜彎曲的校正方法，Bo-Cai Gao利用光譜匹配技術對成像光譜數據進行了光譜定標方面的研究(參見Bo-Cai Gao,et al.Refinement of wavelengthcalibration of hyperspectral imaging data using a spectrum-matchingtechnique.Remote Sensing of Environment,2004(90):424-433)，其選取的吸收線為760nm處O₂的吸收峰，標準譜和匹配譜之間的匹配結果通過標準偏差來判定，這種判定方法相較于Pearson相關系數法精度低，其未對紫外波段進行研究，也未給出光譜彎曲的校正方法。Jiankang Zhou研究的光譜彎曲測定方法是基于鹵鎢燈-氧化鈥漫反射板(參見Jiankang Zhou,et al.Smile effect detection for dispersive by hypersepctralimager based on the doped reflectance panel.Proc.Of SPIE.2012(8557):85571T-1--85571T-8)，即鹵鎢燈發出的平滑譜線經過氧化鈥漫反射板反射后產生的吸收線用于檢測成像光譜儀的光譜彎曲，也未給出光譜彎曲的校正方法。

目前對成像光譜儀空間視場光譜彎曲的研究主要集中在光譜分辨較低(10nm)，無法分辨出夫瑯禾費線，其吸收線選取在紅外波段較寬的吸收峰(如H₂O、O₃等)，目前研究也未對光譜彎曲的校正進行研究。本發明針對高光譜(光譜分辨率<1nm，高光譜分辨率能夠分辨出較多的夫瑯禾費線)大視場成像光譜儀，在紫外波段采用夫瑯禾費線進行光譜匹配確定成像光譜儀空間視場光譜彎曲值，并研究了空間視場光譜彎曲的校正方法。

發明內容