[發(fā)明專利]基于后驗誤差最小化的干涉成像光譜儀周期振動修正方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210700428.1
• 申請日: 2022-06-20
• 公開（公告）號: CN115183871A
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王一豪;馮向朋;衛(wèi)翠玉;陳鐵橋;張小榮;李思遠
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J3/453
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 楊引雪

本發(fā)明涉及干涉成像光譜儀周期振動修正方法，具體涉及基于后驗誤差最小化的干涉成像光譜儀周期振動修正方法，目的是解決時空聯(lián)合調(diào)制型干涉成像光譜儀使用中存在的周期性機械微振動誤差對圖像數(shù)據(jù)帶來的幾何失真、修正困難的問題，步驟包括：S1，對原始Lasis干涉數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，得到Lamis干涉數(shù)據(jù)；S2，建立周期振動模型；S3，模型中振幅A和周期T參數(shù)賦初始值；S4，求最優(yōu)的起始相位參數(shù)值；S5，采用后驗誤差最小法求最優(yōu)的振幅A參數(shù)值；S6，采用后驗誤差最小法求最優(yōu)的周期T參數(shù)值；S7，根據(jù)振動模型，使用最優(yōu)的起始相位、振幅、周期參數(shù)，實現(xiàn)Lasis干涉數(shù)據(jù)到Lamis干涉數(shù)據(jù)抽幀過程的振動修正。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及干涉成像光譜儀周期振動修正方法，具體涉及基于后驗誤差最小化的干涉成像光譜儀周期振動修正方法。

背景技術(shù)

光譜成像技術(shù)作為新興的光學(xué)遙感技術(shù)，在短短幾十年里發(fā)展迅速。其特點是可以獲取地物的光譜數(shù)據(jù)立方體，如圖2所示。光譜數(shù)據(jù)立方體包含二維空間紋理信息及一維光譜信息，其中光譜信息又稱“地物指紋”，不同地物具有不同的光譜特性，可以據(jù)此對不同地物進行分類和定量化分析。

根據(jù)分光類型的不同，成像光譜儀可分為棱鏡色散型、光柵衍射型、濾光片型、干涉型。其中干涉型利用干涉儀對入射光進行分光干涉得到干涉數(shù)據(jù)，然后對干涉數(shù)據(jù)進行傅里葉積分變換計算得到光譜數(shù)據(jù)，如圖5所示。相比于棱鏡型或光柵型，干涉成像光譜儀具有高通量和多通道等優(yōu)點。根據(jù)調(diào)制方式不同，干涉成像光譜儀可分為時間調(diào)制型、空間調(diào)制型、時空聯(lián)合調(diào)制型。

如圖4中(a)所示，空間調(diào)制型(簡稱為Lamis)Lamis干涉成像光譜儀一般由探測器1、柱面鏡2、傅立葉鏡3、橫向剪切干涉儀4、狹縫5和前置光學(xué)系統(tǒng)6組成，Lamis干涉成像光譜儀一次成像采集的一幀數(shù)據(jù)為推掃方向的一行地物數(shù)據(jù)，如圖6中(b)所示，該幀Lamis干涉數(shù)據(jù)包含該行地物全部干涉信息，可以根據(jù)該幀Lamis干涉數(shù)據(jù)復(fù)原該行地物的光譜數(shù)據(jù)，如圖6中(a)所示，其推掃式數(shù)據(jù)采集模式工作原理如圖3所示。

如圖4中(b)所示，時空聯(lián)合調(diào)制型(簡稱為Lasis)干涉成像光譜儀一般由探測器7、成像鏡8、橫向剪切干涉儀9和前置光學(xué)系統(tǒng)10夠成，Lasis干涉成像光譜儀一次成像采集的一幀數(shù)據(jù)為推掃方向的N行地物數(shù)據(jù)，該幀Lasis干涉數(shù)據(jù)包含N行地物的不同光程差的干涉信息。想要得到一行地物的完整干涉信息，需要從N幀Lasis干涉數(shù)據(jù)抽取相同地物行的所有不同光程差干涉信息，組成一幀Lamis干涉數(shù)據(jù)。Lasis干涉數(shù)據(jù)需要進行抽幀操作組成Lamis干涉數(shù)據(jù)，然后再進行干涉數(shù)據(jù)復(fù)原，得到光譜數(shù)據(jù)，如圖6中(c)所示，這里的推掃成像模式為采集一幀數(shù)據(jù)，空間上移動一行地物。

時空聯(lián)合調(diào)制型干涉成像光譜儀以其光通量高、信噪比高、穩(wěn)定性高、光譜范圍寬的優(yōu)點，成為目前遙感干涉成像光譜儀的主流選擇，時空聯(lián)合調(diào)制型干涉成像光譜儀，由于成像機制以及高采樣幀頻，對平臺結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要求高。幾何偏差如果不經(jīng)修正，不但會導(dǎo)致圖像幾何失真，而且會導(dǎo)致復(fù)原光譜失真。

對于較明顯的幾何偏差(兩幀數(shù)據(jù)幾何偏差大于一個像素)，如偏流角誤差，可以通過傳統(tǒng)的幀間圖像特征匹配的方法，計算幾何偏差量，進而對圖像進行幾何校正。而對于細微的幾何偏差，如圖9所示，推掃方向上周期振動誤差，幀間幾何偏差很小，很難根據(jù)傳統(tǒng)正向的圖像匹配方法估算偏移量，然后進行修正。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出的基于后驗誤差最小化的干涉成像光譜儀周期振動修正方法，目的是解決推掃成像的時空聯(lián)合調(diào)制型干涉成像光譜儀在推掃方向存在的周期性機械振動誤差對圖像數(shù)據(jù)帶來的幾何失真，很難通過常規(guī)正向的序列幀圖像匹配的方法估計振動模型的技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供技術(shù)方案如下：

基于后驗誤差最小化的干涉成像光譜儀周期振動修正方法，其特殊之處在于，包括以下步驟：

S1，獲取受振動干擾的原始Lasis干涉數(shù)據(jù)，對原始Lasis干涉數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，得到Lamis干涉數(shù)據(jù)；