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成像光谱仪全视场自动化光谱定标技术研究

作　者: 孙慈
导　师: 唐玉国
学　校: 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）
专　业: 光学工程
关键词: 成像光谱仪全视场光谱定标单色准直光法光学设计软件设计 LabVIEW 定标实验
分类号: TH744.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

成像光谱仪可同时获得探测物体的空间图像信息和光谱曲线信息，在化工、冶金、军事、科研、天文等领域都有着重要的应用。成像光谱仪的性能在应用的过程中，会受到如天气、环境等很多外界影响而发生变化造成测量数据不准，测量数据也需要通过光谱定标的结果进行分析，最终实现判别成像地物目标特征的目的。光谱定标是确定成像光谱仪系统光谱特性指标的重要手段，通过光谱定标可以得到系统的光谱响应函数、光谱范围、各光谱通道的中心波长及光谱分辨率、谱线弯曲（smile）等特性参数。本文调研了国内外典型的成像光谱仪光谱定标系统，探讨了各种定标系统的优缺点，并从推扫式成像光谱仪成像原理出发，对光谱定标原理进行了理论分析。运用单色准直光法设计了一套推扫式成像光谱仪全视场自动化的光谱定标系统，该定标系统包括光源系统、单色仪、准直光系统和视场扫描系统。设计了光谱定标用的单色仪，在单色准直光系统部分，引入球面镜提供准直光，采用一块可以自由滑动和转动的折转镜改变定标光线的入射角，实现对成像光谱仪的全视场光谱定标，并对光谱定标系统进行了光学设计，证明了整个系统的可靠性。基于光学设计的结果，提出了光谱定标系统的机械结构。建立了一套成像光谱仪自动光谱定标系统的硬件结构，包括光源、单色仪、视场扫描系统及数据采集系统。利用图像化编程软件LabVIEW编写了自动化光谱定标软件，实现了整个光谱定标系统的自动化。完成了对PGP成像光谱仪的光谱定标测试，并对测试结果进行了精度分析。该定标系统能实现全视场自动化的光谱定标，具有结构紧凑、通用性强、光谱定标精度较高等特点，可用于实现PGP成像光谱仪及其他同类型成像光谱仪的光谱定标。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-21
  1.1 成像光谱仪的光谱定标研究背景及意义  11-12
  1.2 成像光谱仪光谱定标相关领域的研究现状  12-18
  1.3 成像光谱仪光谱定标系统的发展趋势  18-19
  1.4 论文的主要研究内容和论文结构安排  19-21
第2章定标系统设计理论基础  21-31
  2.1 成像光谱仪的成像原理  21-25
  2.2 光谱定标原理  25-30
  2.3 本章小结  30-31
第3章光谱定标系统光机系统设计  31-49
  3.1 光谱定标系统整体结构  31-32
  3.2 光谱定标系统光学设计  32-42
  3.3 定标系统机械结构  42-47
  3.4 本章小结  47-49
第4章光谱定标系统测控系统设计  49-63
  4.1 测控系统构成  49-50
  4.2 测控系统软件设计  50-61
  4.3 本章小结  61-63
第5章 PGP 成像光谱仪光谱定标测试结果与分析  63-75
  5.1 PGP 成像光谱仪  63-64
  5.2 PGP 光谱定标结果  64-70
  5.3 光谱定标系统分析  70-74
  5.4 本章小结  74-75
第6章总结与展望  75-77
  6.1 论文工作总结  75-76
  6.2 下一步工作展望  76-77
参考文献  77-80
在学期间学术成果情况  80-81
指导教师及作者简介  81-82
致谢  82

成像光谱仪全视场自动化光谱定标技术研究

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