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组件透射式成像光谱仪的设计与应用研究

作　者: 孙宝朋
导　师: 张毅
学　校: 南京理工大学
专　业: 光学工程
关键词: 透射式成像光谱仪组件式系统系统评价水果检测
分类号: TH744.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 17次
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内容摘要

成像光谱技术可以同时获取目标物体的光谱信息及空间信息,具有图谱合一的特性,发展迅速,广泛运用于农业遥感、土地资源调查、岩矿勘探、军事侦察以及海洋环境监测等众多领域。本文在分析成像光谱仪原理的基础上提出一种组件透射式系统的设计方法。采用透射的方式,减少了杂散光以及多次衍射的影响；全部使用通用光学组件,简化了系统结构,降低了成本和装调难度,较传统成像光谱仪有更广的适用范围。基于系统的整体设计方案,设计了望远系统、光谱成像系统,并在ZEMAX光学设计软件中仿真、优化了搭配两组不同物镜的系统光路,对畸变、MTF、色差等参数进行了分析。利用通用组件搭建了成像光谱仪系统装置,在实验室环境下完成了光谱标定,并对其性能进行了检测。结果显示该设计拥有良好的畸变控制能力,光谱分辨率达到2nm。对数据采集系统进行了设计,开发出了推扫控制与图像采集一体化软件。针对高光谱数据的特殊性,研究相应的非均匀性校正处理方法以及图像拼接方法。使用该成像光谱仪进行了两组水果无损检测方面的实验,得到了理想的效果,为农产品在线快速检测系统的设计提供了新的方法。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-12
  1.1 引言  7-8
  1.2 重要应用  8-9
    1.2.1 岩矿识别和矿产勘探  8
    1.2.2 农产品无损检测  8-9
    1.2.3 军事目标探测及打击效果评估  9
  1.3 发展历程及研究的必要性  9-11
  1.4 本论文主要内容  11-12
2 成像光谱仪的原理  12-23
  2.1 物体的光谱特性  12-15
    2.1.1 太阳的辐射特性  12-13
    2.1.2 典型目标的光谱特性  13-15
  2.2 电磁波与物体间的相互作用  15-16
  2.3 成像光谱仪的探测模型  16-18
  2.4 成像光谱仪的空间成像方式  18-21
  2.5 成像光谱仪的分光方式  21-23
3 组件透射式成像光谱仪的设计  23-37
  3.1 系统方案  23-27
    3.1.1 光学系统成像方式的选择  23-25
    3.1.2 空间成像方式的选择  25-26
    3.1.3 系统参数  26-27
  3.2 系统工作原理  27
  3.3 望远系统设计  27-29
  3.4 光谱成像系统设计  29-32
  3.5 系统集成与优化  32-34
  3.6 数据采集系统的设计与实现  34-37
4 系统性能评价及数据处理  37-46
  4.1 系统性能评价  38-41
    4.1.1 光谱标定  38-39
    4.1.2 光谱分辨率测试  39-40
    4.1.3 畸变测试  40-41
  4.2 数据处理  41-46
    4.2.1 高光谱图像非均匀性校正处理  41-43
    4.2.2 高光谱图像拼接处理  43-46
5 水果检测应用  46-54
  5.1 柿子的成熟度检测  46-50
  5.2 苹果品质的无损检测  50-54
6 结论与未来工作展望  54-55
致谢  55-56
参考文献  56-59
附录  59

组件透射式成像光谱仪的设计与应用研究

内容摘要

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