基于色散剪切干涉的高光谱成像研究

摘要

干涉成像光谱技术具有高光通量、多通道等优点，住航空航天、生物医学、军事侦察等领域具有重要应用价值。传统干涉成像光谱技术中，光谱分辨率取决于获取干涉光程差的大小，要想获取高分辨率光谱信息，需增加推扫行程，加大了探测数据量和计算量。采用色散技术与干涉技术相结合的色散剪切干涉成像光谱技术，在不增加推扫行程基础上，能够提高复原光谱分辨率，在干涉成像光谱技术研究中具有重要意义。
　　本论文在基于传统干涉成像光谱技术原理上深入研究了色散剪切高光谱干涉成像原理，分析了色散剪切高光谱干涉成像系统几何参数对整个系统设计的影响，根据技术指标，在计算分析基础上，优化确定了相关的硬件参数，完成了Sagnac系统、空气隙双楔色散板及相关机械结构的设计加工。研究了光谱复原算法，验证了光程挤压算法的正确性并对色散剪切高光谱干涉成像系统进行了窄带光谱的模拟仿真。利用搭建的实验装置对激光光源进行验证实验，在640nm-660nm谱段复原光谱分辨率优于0.5nm，同时利用该系统对目标场景进行成像光谱探测，获取了较好高光谱图像。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题的研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文的主要研究内容

2 色散剪切高光谱干涉成像的基本原理

2．1 干涉成像光谱技术原理

2．1．1 干涉仪与干涉图

2．1．2 干涉光谱基本方程

2．1．3 仪器谱线函数和分辨率

2．2 色散剪切高光谱干涉成像原理

2．2．1 光程挤压干涉原理

2．2．2 基于色散平板的干涉成像原理

2．2．3 基于空气隙双楔板的成像原理

2．3 本章小结

3 系统分析与设计

3．1 系统方案

3．2 系统参数分析及参数优化

3．2．1 几何参数分析

3．2．2 几何参数优化

3．3 色散剪切系统关键部件的设计

3．3．1 Sagnac系统

3．3．2 空气隙双楔色散板

3．4 本章小结

4 光谱复原方法分析与仿真

4．1 傅里叶变换复原

4．2 波数坐标变换

4．3 算法模拟仿真

4．3．1 光程挤压算法验证

4．3．2 光谱模拟仿真

4．4 本章小结

5 实验验证与分析

5．1 实验装置

5．2 实验结果

5．2．1 验证性实验

5．2．2 成像光谱实验

5．3 本章小结

6 总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文和专利情况

攻读硕士学位期间参加的科学研究情况