[發明專利]傅里葉變換光譜儀的干涉圖亞采樣級對齊方法及系統

有效

• 申請號: 202110211916.1
• 申請日: 2021-02-25
• 公開（公告）號: CN113063495B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 郭玲玲;顧亦磊;趙其昌;汪少林;代海山;何軍
• 申請（專利權）人: 上海衛星工程研究所
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發明提供了一種傅里葉變換光譜儀的干涉圖亞采樣級對齊方法及系統，包括：步驟S1：分別計算兩幅相同長度的干涉圖序列的快速傅里葉變換；步驟S2：根據計算得到的兩幅相同長度的干涉圖序列的快速傅里葉變換計算兩幅干涉圖的互相位譜；步驟S3：根據預設要求選擇參與平移量估算的光譜通道；步驟S4：基于估算的光譜通道以及兩幅干涉圖的相互位譜計算兩幅干涉圖的相對平移量；步驟S5：以干涉圖I₁(n)對應的復數光譜相位為基準，基于相對平移量對干涉圖I₂(n)對應的復數光譜進行相位補償運算，得到補償后的干涉圖I₂(n)的復數光譜。本發明干涉圖亞采樣級對齊方法，即使在干涉圖存在明顯非對稱的情況下，也能夠通過互相位譜的解算，得到干涉圖之間的亞采樣級的平移量。

技術領域

本發明涉及應用光學領域，具體地，涉及傅里葉變換光譜儀的干涉圖亞采樣級對齊方法及系統。

背景技術

傅里葉變換光譜儀是一種常見的光譜儀，通過干涉分光首先獲取目標輻射的干涉圖序列，再利用離散傅里葉變換獲取目標輻射的光譜成分信息。在實際傅里葉變換光譜儀的多幅干涉圖產生過程中，由于采樣位置可能存在偏差，故而在很多場合的光譜計算中需要首先進行采樣點對齊的預處理，比如：1)為提升信噪比需要對同一目標輻射的多幅干涉圖疊加求平均時；2)定標系數獲取與實測干涉圖數據的標定時；3)傅里葉變換光譜儀的正向干涉圖和反向干涉圖的對齊使用。

傅里葉變換光譜儀的干涉圖亞采樣級對齊的目的是令所有的光譜圖在相同的相位下進行疊加、比較及其他分析，預處理中干涉圖的對齊精度將直接影響后續的處理精度。目前的干涉圖對齊方法為基于零光程差位置確定的方法，所有的干涉圖都依據零光程差位置對齊到同一基準下。比如文獻[1](馮絢，干涉圖零光程差位置確定方法，2017)通過對殘余相位進行線性回歸分析獲取零光程差位置的偏移量；文獻[2](蔣大綱，基于對稱判斷的白光干涉零光程位置拾取算法，2013)基于干涉圖的對稱性判據給出了一種零光程位置的擬合方法。

專利文獻CN1540282A(申請號：200310106893.X)公開了一種快速準確測量雙光束寬帶光源干涉零光程差位置的方法。由LED(1)和LED(2)光源構成寬帶光入射到單向耦合器(3)中,雙向耦合器(4)將單向耦合器出射的光分別耦合到光傳感器(5)和匹配臂(6),并將光傳感器和匹配臂的反射光耦合輸出至干涉檢測儀(7)。以干涉光波長1/4為采樣步長,等間隔檢測采樣點的干涉光強,再由計算式得到干涉調制度分布,該分布的最大位置,即為雙光束干涉零光程差位置。該專利將干涉圖最大值作為零光程差位置。當傅里葉變換光譜儀由于存在明顯非對稱干涉圖時，這些基于零光程差位置確定的方法都不能適用于干涉圖相位對齊。

專利文獻CN108827473A(申請號：201810661557.8)公開了一種傅里葉變換紅外光譜儀復數輻射定標處理方法，其包括以下步驟：步驟一，輸入不同黑體溫度點的干涉圖數據以及黑體發射率數據。步驟二，將反向干涉圖逆序并通過相關運算與正向干涉圖對齊。步驟三，將每個溫度點的多組干涉圖數據均進行快速傅里葉變換得到復數光譜，并對同一溫度下的結果求均值。步驟四，按照黑體發射率及Planck公式計算理論目標輻亮度。步驟五，對傅里葉變換紅外光譜儀光譜范圍內的每一波數位置，進行復數線性擬合，得到對應每一波數的定標系數，包含響應增益及背景輻亮度。步驟六，按照復數標定方程，將復數光譜數字量標定到輸入輻亮度。

針對傅里葉變換光譜儀光譜相位的特殊性，結合傅里葉變換的平移特性，本發明方法提供了一種獲取兩幅干涉圖之間亞采樣級平移的方法。本發明方法適用于多種場合下的光譜計算預處理。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種傅里葉變換光譜儀的干涉圖亞采樣級對齊方法及系統。

根據本發明提供的一種傅里葉變換光譜儀的干涉圖亞采樣級對齊方法，包括：

步驟S1：分別計算兩幅相同長度的干涉圖序列的快速傅里葉變換；