光谱重建中干涉图处理及其应用研究

摘要

本文在系统阐述干涉光谱技术的发展背景、研究现状及应用前景的基础上，分析了干涉光谱学的基本原理和基本方程；重点研究了干涉图数据处理方法，即干涉图数据预处理、干涉图切趾、相位校正、傅里叶变换以及多元相位模型转移等；阐述了干涉图数据处理方法中各个环节的必要性和重要性。
　　 事实上，干涉图切趾的主要目的是抑制旁瓣，保留主瓣，主要方法是选择一个截断函数（又称为切趾函数）对干涉图信号进行截断。本文在讨论各种切趾函数的表达式以及各种切趾函数的性质与特点的基础上，编制了相应的实验程序对模拟干涉图进行处理与分析，最后得出使用改进的Happ-Genzel与Norton-Beer函数对模拟干涉图切趾效果较好。
　　 相位校正主要解决干涉图相位误差问题，以便可以用更少的采集数据（单边采集）得到高质量的光谱。本文把改进的基于特征滤波的全通滤波器设计的相位校正方法与两种经典的相位校正方法(Forman法和Mertz法)、三点法进行比较，通过实验结果分析，得到能够针对所分析的光谱范围、精度和分辨率等要求而给出更佳的校正效果，将相位误差产生的影响降到最低。
　　 由于测量样品可能存在有毒有害、不稳定、价格昂贵及数量少等问题，导致重新扫描样品并重建各台仪器专属的校正模型显得很不经济也不具可行性。为此，文中探讨了多元校正模型转移问题的原理和一些适用于该问题的常用算法，通过对模型传递的实际应用进行实验设计，研究并建立一种前后兼顾的一体化光谱重建解决方法，即在要得到的谱图和输入的干涉图之间建立关联模型，通过对模型的整体优化来达到处理效果最优的目的，并为以后深入研究并完善模型传递理论与算法提供帮助。