大孔径静态干涉成像光谱仪光谱信噪比研究
大孔径静态干涉成像光谱仪光谱信噪比研究
可以表示为
（ ） 犐（狓狀）＝狋犱犐（狓）ｒｅｃｔ
狓 犱
，狀 ＝０，１，２，…，犖 －１
狓＝狀犽
（５）
其中，狓狀 为每个探测 器 像 元 感 光 面 中 心 位 置 的 标 称 值，狋为
探测器有效曝 光 时 间，犱 为 探 测 器 单 个 像 元 光 敏 面 尺 寸 （假
１２ 光 谱 信 号 传 输 模 型
从能量传输的角度，ＬＡＳＩＳ相当于在传统 光 学 成 像 系 统
中加入了一个横向剪切干涉仪，在不考虑 干 涉 仪 对 能 量 传 递
的影响时，源辐射在光学系统后焦面上的 光 谱 辐 照 度 以 光 子
数 表 示 为 ：（单 位 为 ：光 子 数／ｓ·ｍ２ ·ｃｍ－１）
电路噪声与电路 设 计、器 件 选 型、ＰＣＢ 板 布 局 布 线、传 输电缆等很多 因 素 相 关，不 同 的 电 路，噪 声 差 别 很 大。图 ２ 给出了典型 ＣＣＤ 传 感 器 成 像 电 路 中 视 频 信 号 的 传 输 过 程， 其电路噪声主要表现为视频信号链路上各器件噪声以及周围
器件和线路对视频传输线路上的干扰。
部分。因此叠加了噪声的干涉图强度经探 测 器 采 样 后 可 以 表
示为
犐珘（狓狀）＝犐（狓狀）＋犲（狓狀）＋狆（狓狀）
（７）
其中，犲（狓狀）和 狆（狓狀）为与相邻空间位置不相关的随 机 变 量，
其数学期望为０，方差分别为σ２ ｅ 和σ２ｐ，用 以 表 示 因 电 路 噪 声
和光子噪声引起的采样强度随机变化。
ν犻－Δ２ν
１ 犖
犖－１
（狋犱２犐０ －犐（狓狀））ｃｏｓ
狀＝０
成像光谱仪信噪比研究的开题报告
成像光谱仪信噪比研究的开题报告一、研究背景成像光谱仪是一种基于空间光谱技术的光学仪器，能够在一定范围内同时获取图像和光谱信息。
它广泛应用于农业、环境、气象、地质、遥感等领域，可以实现高效快速的无损检测、诊断与定量分析。
而成像光谱仪的信噪比（SNR）则是电子孔径扫描成像系统中重要的性能指标，它对成像质量和信号传输效率有着重要影响。
因此，本研究旨在探究成像光谱仪信噪比，并优化其性能，以满足实际应用需求。
二、研究内容1. 成像光谱仪信噪比的定义及影响因素2. 成像光谱仪信噪比的计算方法与分析3. 成像光谱仪信噪比的实验测试与数据处理4. 成像光谱仪信噪比的优化方法三、研究意义本研究将有助于深入了解成像光谱仪信噪比的性质和影响因素，以及优化其信噪比的方法，提高其成像质量和应用效果。
同时，为成像光谱仪的开发和生产提供了技术指导和基础支撑。
四、研究方法本研究将采用实验测试和数学模型分析相结合的方法，通过对成像光谱仪的信噪比进行测试，收集其数据，并进行数据处理和分析，以求得信噪比的具体值，并优化其性能。
五、论文结构第一章绪论1.1 研究背景和意义1.2 国内外的相关研究现状1.3 研究内容和方法1.4 论文框架和结构第二章成像光谱仪信噪比的定义及影响因素2.1 成像光谱仪的原理和构成2.2 成像光谱仪信噪比的定义2.3 成像光谱仪信噪比的影响因素第三章成像光谱仪信噪比的计算方法与分析3.1 成像光谱仪信噪比的计算方法3.2 成像光谱仪信噪比的分析第四章成像光谱仪信噪比的实验测试与数据处理4.1 成像光谱仪信噪比的实验装置和方法4.2 成像光谱仪信噪比的数据处理第五章成像光谱仪信噪比的优化方法5.1 成像光谱仪信噪比的优化原则和方法5.2 成像光谱仪信噪比的实验验证第六章结论和展望6.1 结论6.2 展望参考文献。
大孔径静态干涉成像光谱仪中双通道Mach-Zehnder横向剪切干涉仪的设计
大 孑 径 静态 干涉成 像 光 谱 仪 中双 通 道 ＭａｈＺ ｈ ｄｒ Ｌ ｃ— ｅｎ ｅ 横 向剪切 干 涉 仪 的设 计
付 强 。 ，相里斌。 ，吕群波。 ，景娟娟
１ ．中国科学 院西安光学精密机械研究所 ，陕西 西安 ２ ．中国科学 院研究生 院，北京 １ ０ ４ ００９ ３ ．中国科学 院光 电研究院 ，北京 １ ０ ９ ００４ ７ ０ １ １１９
新 的发 展 方 向 。
本文详细介绍 了改进型 ＭａｈＺ ｈ ｄｒ 向剪切 干涉仪 ｃ－ ｅｎ ｅ 横 的工作原理 ， 通过光 线追迹 ，得 出了剪切量 的表达式 ，分析 了影 响剪切量精度的各种因素 ， 推导 出误差 传递系数 的表达 式 ， 出了误差分配 的一 般原则 。 给
在干涉型成像光谱仪 中 ， 作为分束器 的横 向剪切干涉仪 是核心元件 ｌ ＿ １ 。目前常 用 的横 向剪 切干 涉仪 有 双角 反射体 型 、 ａｎｃ Ｓ ｇ ａ 型等［ ， ９ 其共 同的特点是能够将 光源 （ ］ 或一 次像 ）
５４ ５
光谱学 与光谱分析
第３ ２卷
剪切干涉仪 ， 使两束光在 垂轴方 向分开一段 距离 ｄ， 段距 这 离就是剪切量 。以视场角为 入射 的光线 最终到达探测 器时
中图分类号 ： ＴＨ７ ４ ４
引 言
成 像光 谱技术是 ２ 世 纪 ８ Ｏ Ｏ年代兴起 的一种新 型遥感探
会沿原入射方 向返 回光 源 ， 使得光 能利用率 降低 ， 且还会 并 形成杂散光源 ＿ 】 。另外 ，由于分开的两路光经过分束膜的反
射 、透射状态不 同，为了使干 涉条纹 的调制度满 足要求 ， 必 须对 分束膜 的光强 分束 比及 其偏振态提出很 高要求 。 本工作介 绍一 种基 于 ＭａｈＺ ｈ ｄ ｒ ｃ－ｅ ｎ ｅ 干涉 原理 的横 向剪 切干涉仪结构 ， 不仅把 目标光源剪 切成两个相 干光 源，由于 光路分 开 ， 两束光在 同一分柬膜上 只经过一 次 ， 不会 产生 回 溯光 。在干涉仪输 出端 ，可设 置两个输 出通道 ，不仅 消除 了 杂散 光的影响 ， 还提高 了整个仪器 的光能 利用率 。这种结构 也易 于做成 实体 ， 由于结构 的对称 性 ， 工时也 易于保证棱 加
干涉光谱仪遥感探测的信噪比研究
安光学精密机械研究所硕士生 ， 研究方向： 干涉 光谱仪 的理论研 究及其系统仿 真。Ｅ ｍ ｉ ｈｌ ｎ Ｕ Ｔ ＠ｙｈｏ ｔｎ ｃ 。 － ａ ： ｕ ａｇ ＳＣ ａｏ．ｏｉ ｎ ｌ ｉ ．
（） Ａ 为波长为 Ａ时的反射率 ， ｚ为太 阳天顶角 的大
小 。而 Ｅ Ａ 的大小采用在离太阳的平均 日 地距 （ ） 一
１ １ 信 号分 析 ．
算 ， 略了大气 的折射 、 流和偏 振 ， 若忽 湍 并假设 天空是
均朗伯散射， 而且假定地表面为均质平坦的朗伯体 ， 则地 物 目标反射 的波 长为 Ａ的太 阳辐射亮度 为＿ ： ３ Ｊ
１ ｒ
对 目标 的探 测 在 很 大 程 度 上 取 决 于 以下 几 个 因素 ： 目标 本身 以及 周 围背景 的辐 射 特性 以及 它们
（ ）＝ Ａ
（ ） Ｅ Ａ ｃｓＺ Ａ ［ …（ ）ｏ（ ）＋Ｅ Ａ ］ （ ）
（） １
之间的对 比度 ， 另外就是大气传输模 型的建立。非
２０ ０ ７年 ５月 ２ ３日收到 第一作者简介 ： 亮 （ ９４ ） 男 ， 胡 １ ８一 ， 湖北 大冶人 ， 中国科 学院西
（ ） 中： （ ） 太 阳对 目标 的光谱 辐照 １式 Ｅ Ａ是 度 ； （ ） 大气对 目标 的漫反射 光谱辐照度 ， Ｅ Ａ是 Ｐ
自发光体 目标受 到的辐射 主要来 自于太 阳直接辐
射 天空对阳光的漫反射和大气 自身 向上辐射等。 讨论干涉光谱仪的遥感探测 ， 其示意图如图 １ 。
比做 了详细的 比较 。金锡哲等 以 ｓ ｎｃ Ｊ ａ ａ 型干 ｇ
涉光谱仪为例 ， 阐述了其信噪 比的计算方法。本文
从探 测器 中接 收到 的 光 电子 数 出发 ， 讨论 其产 生 的 原 因 ， 而 推 导 出信 噪 比 的公 式 ， 就 ＭＯ Ｔ Ａ 从 并 ＤＲ Ｎ
大孔径静态干涉光谱成像仪信噪比研究
大孔径静态干涉光谱成像仪信噪比研究信噪比是衡量光谱成像仪性能的重要指标之一。
大孔径静态干涉光谱仪获取图谱信息的物理和数学过程较为复杂，其信噪比尤其是光谱信噪比评估是仪器研制的主要技术难题之一，目前相关研究尚不全面，未建立完整的信噪比评价方法。
本文针对大孔径静态干涉光谱成像系统的信噪比性能评价立题，通过对仪器原理和干涉信息获取方式的深入研究，以及对信噪比主要影响因素的详细分析，提出了完整的大孔径静态干涉光谱成像仪信噪比计算模型和评价方法，并利用实际工程项目研制的仪器设备进行了测试验证实验。
论文的主要研究内容包括：1、概要介绍了光谱成像技术的基本概念、分类、应用领域以及干涉光谱成像技术的发展现状，同时介绍了光谱成像仪信噪比的预估和评价方法。
2、阐述了干涉型光谱成像技术的基本理论，介绍了获取干涉信息的三种调制方式的原理和特点，并给出了干涉型光谱成像仪不同形式（干涉图、光谱）信噪比的相应定义。
3、分析了不同类型干涉光谱成像仪的干涉成像原理，通过对信号和噪声的特性分析，建立了大孔径静态干涉光谱成像仪干涉图信噪比和光谱信噪比的理论计算模型，并给出了计算实例。
4、针对干涉仪分束器、探测器、仪器装调和数据处理四个方面，深入分析了影响大孔径静态干涉光谱成像仪信噪比的各项因素，并给出了定性或定量分析结论。
5、利用提出的信噪比理论计算模型对自研的大孔径静态干涉光谱成像仪信噪比进行预估，根据该仪器特点提出了信噪比测试方法，并进行了信噪比测试实验。
最后，对理论预估结果和实验测试结果进行比对分析，验证了模型的正确性。
本论文全面研究了大孔径静态干涉光谱成像仪信噪比的相关问题，提出了该类仪器的信噪比（尤其是光谱信噪比）的评价方法，并在实际工程项目中得到验证。
论文研究结果对该类仪器的信噪比评价理论具有较高的学术指导意义，对提高仪器的工程研制水平具有重要的实用价值。
干涉成像系统信噪比的统计分析
１ 干 涉 成 像 系统 的 信 噪 比
在干涉 成像 系统 中 ， 出光场 可表示 为 输
Ｅ — Ａ ｘ （￣ ）＋ Ａ ｘ （ｐ ）＋ Ａ ｘ （ ）一 Ａ ｘ （￣ ） Ａ ｘ （￣ ｅ ｐ ｉ ｅ ｐ ｉ ｅ ｐｉ ｅ ｐ ｉ ＋ ｅ ｐ ｉ） （） １
式 中 ： ｅ ｐ ｉ ）Ａ ｅ ｐ ｉ 和 Ａ ｅ ｐ ｉ） Ａｆ （ ， ｘ （ ） ｘ ￣ ￣ ｘ （ 分别 表示 干涉 成像 系统 中 的测试 光 场 、 ￣ 参考 光 场 和噪声 光 场 ； ｅ ｐ Ａ ｘ
干性 ， 用环 形光 源降 低光 源 的空 间相 干 性 ｌ ， 而 目前 干涉 成像 系统 信 噪 比 的理论 模 型 不 完善 ， 能 明确 采 ８ 然 不 地 给 出系统参 数 与信 噪 比之 间 的关系 。因此本文 根 据统计 光 学 建立 干 涉成 像 系统 信 噪 比 的理论 模 型 ， 析干 分 涉 成像 系统参 数与 信 噪 比之 间 的关 系 ， 为干 涉成 像系 统设 计和 干涉 测量提 供理 论指 导 。
干 涉 成 像 系统 信 噪 比 的 统 计 分 析
徐建程 ， 许 。 乔
（．浙 江 师 范 大 学 信 息 光 学 研 究 所 ，浙 江 金 华 ３ １０ ； ２ １ ２ ０４ ．成 都 精 密 光 学 工 程研 究 中心 ，成 都 ６０ ４ ） １０ １
摘 要 ： 根据 统计 光 学 建立 了 干 涉 成 像 系 统 信 噪 比的 理 论 模 型 ， 值 分 析 了 干涉 成 像 系统 信 噪 比 与 系统 数 参 数 之 间 的 关 系 。分 析 结 果 表 明 ： 了 提 高 系 统 的 信 噪 比 ， 提 高 信 号 光 场 强 度 与 噪 声 光 场 强 度 之 比 ， 参 考 为 应 使 光和测试光光强接近相等 ， 降低 系统 中 光学 元 件 的数 量 和 每 个 元 件 的 偏 差 ， 光 源 相 干 长 度 约 为 测 试 光 和 参 考 使 光 间光 程差 的 ２ ５ 。 要使 信 噪 比大 于 １ ， 要 求 系 统 中光 学 元 件 总 偏 差 的标 准 差 小 于 １ ４ 长 。信 噪 比 的 ～ 倍 Ｏ则 ／波 统 计 理 论 模 型 可 为 干 涉成 像 系 统设 计 和 干 涉 测 量 提 供 理 论 指 导 。 关 键 词 ： 干 涉 测 量 ； 干 涉成 像 系 统 ； 信 噪 比 ； 统 计 分 析
光谱仪 信噪比 动态范围
光谱仪信噪比动态范围
光谱仪是一种用于测量光的波长和强度的仪器。
信噪比（Signal-to-Noise Ratio，SNR）是光谱仪性能的一个重要指标，表示信号与噪声之间的比值，用于衡量光信号的质量。
动态范围（Dynamic Range）是光谱仪的另一个重要指标，它
表示光谱仪能够测量的最低和最高强度之间的范围。
在光谱测量中，动态范围决定了能够测量的最小和最大信号强度，较大的动态范围使光谱仪可以测量更宽范围的光强度。
较高的信噪比和动态范围对于精确测量光谱非常重要。
高信噪比可以提高测量的准确性，使得光谱中的信号能够被准确地分辨出来，而低信噪比会导致测量结果的不确定性。
较大的动态范围可以确保光谱仪在测量较强和较弱信号时都能保持准确度，并避免信号的饱和和下溢。
光谱仪制造商通常会提供信噪比和动态范围的规格说明，用户可以根据具体应用需求选择适合的光谱仪。
一般来说，信噪比和动态范围越高的光谱仪，通常价格也会更高。
大孔径静态干涉成像光谱仪径向畸变导致的谱线偏移误差的校正
大孔径静态干涉成像光谱仪径向畸变导致的谱线偏移误差的校正安玲坪 王爽 张耿 李娟 刘学斌Corrective method for spectral offset error caused by radial distortion in the large aperture static imaging spectrometer AN Ling-ping, WANG Shuang, ZHANG Geng, LI Juan, LIU Xue-bin引用本文:安玲坪,王爽,张耿,李娟,刘学斌. 大孔径静态干涉成像光谱仪径向畸变导致的谱线偏移误差的校正[J]. 中国光学, 2021, 14(2): 382-389. doi: 10.37188/CO.2020-0084AN Ling-ping, WANG Shuang, ZHANG Geng, LI Juan, LIU Xue-bin. Corrective method for spectral offset error caused by radial distortion in the large aperture static imaging spectrometer[J].Chinese Optics, 2021, 14(2): 382-389. doi: 10.37188/CO.2020-0084在线阅读 View online: https:///10.37188/CO.2020-0084您可能感兴趣的其他文章Articles you may be interested in大偏离度非球面检测畸变校正方法Distortion correcting method when testing large-departure asphere中国光学. 2017, 10(3): 383 https:///10.3788/CO.20171003.0383基于中阶梯光栅的波长定标方法研究Spectral calibration based on echelle中国光学. 2017, 10(3): 376 https:///10.3788/CO.20171003.0376大随机相位误差下条带模式合成孔径激光雷达成像实验Stripmap mode synthetic aperture ladar imaging under large random phase errors condition中国光学. 2019, 12(1): 130 https:///10.3788/CO.20191201.0130低阶梯多级微反射镜高度误差分析及制作研究Error analysis and fabrication of low-stepped mirrors中国光学. 2019, 12(4): 791 https:///10.3788/CO.20191204.0791Seya-Namioka单色仪中光栅曲率半径误差的影响及补偿Effect and compensate of grating curvature radius error in Seya-Namioka monochromator中国光学. 2018, 11(4): 623 https:///10.3788/CO.20181104.0623光谱成像技术在海域目标探测中的应用Application of spectral imaging technology in maritime target detection中国光学. 2017, 10(6): 708 https:///10.3788/CO.20171006.0708文章编号 2095-1531（2021）02-0382-08大孔径静态干涉成像光谱仪径向畸变导致的谱线偏移误差的校正安玲坪1,2，王 爽1 *，张 耿1，李 娟1，刘学斌1（1. 中国科学院 西安光学精密机械研究所 光谱成像技术重点实验室，陕西 西安 710119；2. 中国科学院大学 北京 100049）摘要：为提高大孔径静态干涉成像光谱仪在视场增大时的光谱定标精度，减小径向畸变对光谱精度的影响，本文提出一种基于光谱——畸变关联模型的光谱定标系数修正方法，给出了波数和波长修正公式。
大孔径静态干涉成像光谱仪图像的条纹消除与配准
大孔径静态干涉成像光谱仪图像的条纹消除与配准王府北;景娟娟;吴琼水;周锦松【摘要】大孔径静态干涉成像光谱仪获取的图像是叠加了干涉信息的二维图像,点干涉图的获取需要经过全视场的推扫,平台姿态误差会导致提取的干涉图存在误差,进而影响复原光谱准确性,因此,图像配准是干涉图提取的关键.由于图像受到干涉调制作用,导致传统的图像配准方法在应用于LASIS图像配准时配准精度有限.为了减弱干涉条纹对图像配准的影响,本文提出一种利用条纹模板消除LASIS图像条纹,再结合图像频域配准的方法实现LASIS图像的高精度配准.配准结果表明,本方法很好地消除了干涉条纹对配准精度的影响,配准精度可以达到0.029 4个像素,相对于已开展的LASIS图像配准方法,沿轨方向配准精度提高了45.48％,跨轨方向配准精度提高了52.22％,图像旋转精度提高了39.13％.【期刊名称】《测绘学报》【年(卷),期】2016(045)006【总页数】7页(P706-712)【关键词】遥感;大孔径静态干涉成像光谱仪;配准;亚像素;预处理【作者】王府北;景娟娟;吴琼水;周锦松【作者单位】武汉大学电子信息学院,湖北武汉430072;中国科学院光电研究院计算光学室,北京100094;武汉大学电子信息学院,湖北武汉430072;中国科学院光电研究院计算光学室,北京100094【正文语种】中文【中图分类】TP751.1大孔径静态干涉成像光谱仪[1](largeaperturestaticimagingspectrometer,LASIS)是一种高灵敏度高稳定性的干涉成像光谱仪[2]，具有高光通量与高光谱分辨率的优点。
依靠对目标的推扫，获取二维空间信息和一维干涉信息[3]，再利用傅里叶变换得到地物光谱信息。
对于机载和星载的LASIS系统，通过推扫获取完整干涉信息的过程中[4]，由于飞机或卫星姿态的不稳定[5-6]，会发生偏航、俯仰、横滚等姿态变化，使得获取的图像存在旋转和位移等误差，造成干涉图的提取存在误差，进而造成复原图像和光谱的失真[7]。
大孔径静态干涉成像光谱仪图像校正技术研究解析
大孔径静态干涉成像光谱仪图像校正技术研究【中文题名】大孔径静态干涉成像光谱仪图像校正技术研究【英文题名】 Research on the Correction Algorithm for LASIS Image Sequence 【中文摘要】大孔径静态干涉成像光谱仪(LASIS)是一种新型干涉成像光谱仪,它采用独特的成像原理,有效地解决了现有成像光谱仪存在的主要难题——高辐射通量与高稳定度的矛盾。
但是,由于LASIS成像过程中卫星平台的姿态变化造成了图像畸变,严重制约了LASIS 技术的应用。
因此,图像校正技术是LASIS数据处理中的关键技术,有重要的理论研究价值及实际意义。
本论文针对卫星平台姿态变化对LASIS成像过程的影响,结合LASIS的成像特点,研究相应的图像校正技术,提出了针对LASIS的图像校正算法。
论文首先就卫星平台姿态变化对LASIS成像的影响进行了研究。
主要成果有:(1)在阐【英文摘要】 Large aperture static imaging spectroscopy (LASIS) is an imaging spectroscopy with new principle which may effectively compromise flux output and device stability. However, satellite attitude changes, such as yaws, pitches and rolls, will cause data distortion during the imaging process. This limits the application of LASIS seriously. As a result, image correction becomes a key technology of LASIS data processing which possesses not only important theoretical research value but also practical application 【中文关键词】大孔径静态干涉成像光谱仪. 几何校正. 图像匹配. 【英文关键词】 LASIS. geometric correction. image matching.. 【论文级别】硕士【学科专业名称】信息与通信工程【论文提交日期】 2004-06-01 第一章引言 7-11 1.1 干涉成像光谱技术 7-9 1.2 LASIS图像校正技术的主要研究内容及意义 9-9 1.3 论文各部分的主要内容 9-11 第二章遥感图像几何校正技术综述 11-26 2.1 遥感图像的几何畸变 11-12 2.2 遥感图像的几何校正 12-24 2.2.1 遥感图像几何校正的一般过程 13-16 2.2.2 图像几何校正中的“同名点对”的确定 16-22 2.2.3 图像几何校正中的重采样和内插方法 22-26 2.3 本章小结 24-26 第三章卫星姿态变化对LASIS图像的影响研究 26-40 3.1 LASIS简介 26-303.1.1 LASIS原理 26-29 3.1.2 LASIS图像校正 29-33 3.2 LASIS成像过程分析 30-33 3.3 卫星姿态变化对LASIS成像的影响 33-39 3.3.1 卫星俯仰对干涉图的影响 33-35 3.3.2 卫星侧滚对干涉图的影响 35-36 3.3.3 卫星偏航对干涉图的影响 36-37 3.3.4 姿态变化对干涉图像影响的数值分析 37-42 3.4 本章小结 39-40 第四章 LASIS图像校正算法研究 40-544.1 LASIS图像校正的要求 40-41 4.2 LASIS图像校正系统框架 41-42 4.3 LASIS图像校正算法42-49 4.3.1 基于相位相关与归一化积相关的图像匹配算法 42-46 4.3.2 快速自适应模板选取法 46-48 4.3.3 滑动窗口法在图像序列匹配中的应用 48-48 4.3.4 点干涉图的非均匀采样 48-60 4.4 系统仿真结果 49-52 4.5 本章小结52-60 第五章结论 54-055 参考文献 055-59 致谢 59-59 声明 59-60 本人简历 60-60。
大孔径静态干涉成像光谱仪的坏像元检测修正
大孔径静态干涉成像光谱仪的坏像元检测修正本文将介绍一种针对大孔径静态干涉成像光谱仪的坏像元检测和修正方法。
大孔径静态干涉成像光谱仪通过直接将光线从大孔径投射到CCD上进行成像和频谱分析，具有较高的光谱分辨率和较高的信噪比，适合用于高精度成像和频谱测量。
但是，由于仪器成像的复杂性，难免会出现坏像元，导致成像精度和频谱测量准确度下降。
因此，本文提出了一种基于坏像元检测和修正的方法以提高大孔径静态干涉成像光谱仪的测量精度。
首先，本文将介绍坏像元的定义和形成原因。
坏像元，指的是在成像过程中出现信号异常或明显的偏移的像素点，一般由以下因素引起：①光路畸变，如光学元件偏移或磨损；②CCD故障或损坏；③环境干扰或电磁波干扰等。
接下来，本文将详细介绍一种基于坏像元检测和修正的方法。
首先，通过在光学系统中添加小孔或暗盒等遮挡板来检测坏像元，利用遮挡覆盖后未被遮挡的区域来支持坏像元的检测。
其次，利用CCD自身的像素坏点检测模块，来检测和删除坏像元。
最后，通过对测量数据进行拟合修正，以进一步提高测量的准确性。
本文通过实验验证了该方法的有效性。
通过对比实验数据，可以看出，该方法大大减少了坏像元的影响，提高了成像和频谱测量的精度。
并且，本方法简单易行，可以在实际应用中快速实现。
综上所述，本文提出了一种基于坏像元检测和修正的方法来提高大孔径静态干涉成像光谱仪的测量精度和准确性。
该方法通过遮挡板检测和CCD自身像素坏点检测来去除坏像元，并通过拟合修正来纠正成像和频谱测量的误差。
实验结果表明，该方法有效可行，为大孔径静态干涉成像光谱仪的实际应用提供了一种新的技术手段。
本文还需进一步介绍如何利用坏像元检测和修正方法来优化大孔径静态干涉成像光谱仪。
首先，由于坏像元的存在，会导致成像结果受到明显的噪声干扰，降低信噪比。
因此，本文建议利用坏像元检测和修正方法来提高成像结果的信噪比。
具体来说，对于检测到的坏像元，可以通过删除或替换方式来减少成像结果的干扰，从而提高信噪比。
干涉成像光谱仪光谱应用技术研究的开题报告
干涉成像光谱仪光谱应用技术研究的开题报告一、研究背景与意义随着科学技术的不断发展，干涉成像光谱仪在空间科学、物理化学、生物医学、环境监测等行业的应用越来越广泛。
干涉成像光谱仪是一种利用干涉原理进行光谱分析的仪器，具有非侵入性、高分辨率、高精度、快速测量等优点。
在高分辨率光谱测量、化学成分分析、物理性质测定、大气环境探测等方面具有重要的应用价值。
干涉成像光谱仪在应用过程中存在一些技术难题，如精度控制、数据处理、信号提取等问题。
因此，本研究旨在深入研究干涉成像光谱仪的光谱应用技术，探究其优化策略和实现方法。
二、研究内容与方法本研究主要从以下三个方面进行深入研究：1、干涉成像光谱仪的光谱采集技术研究。
采用实验室实验和数值模拟的方法，研究干涉成像光谱仪在光源选择、波段控制、光路设计、信号提取等方面的技术问题。
2、干涉成像光谱仪的数据处理技术研究。
采用数据分析与处理的方法，研究干涉成像光谱仪在数据采集、处理和分析方面的技术问题，提出相应的优化策略。
3、干涉成像光谱仪在应用中的优化策略研究。
根据以上两个方面的研究，提出干涉成像光谱仪在特定应用场合下的优化策略，包括气体探测、大气环境监测、生物医学成像等领域。
三、研究进展与成果预期目前，本研究已经完成了干涉成像光谱仪的基础理论研究和实验室实验，初步探究了光源选择、波段控制、信号提取等技术问题。
下一步，将进一步开展数值模拟研究和数据处理技术研究，并结合特定应用场合，提出相应的优化策略和实现方法。
预计研究成果包括：1、干涉成像光谱仪光学系统优化设计方法；2、干涉成像光谱数据处理与分析软件；3、干涉成像光谱仪在特定应用场合优化策略。
四、研究难点与解决方案干涉成像光谱仪的精度控制、数据处理、信号提取等技术问题是本研究的主要难点。
针对这些问题，本研究将采用实验室实验和数值模拟相结合的方法，辅以统计分析和数据处理技术，从多个方面入手，逐步解决技术难题。
五、研究意义和创新点本研究主要探究干涉成像光谱仪的光谱应用技术，最终目标是提高干涉成像光谱仪在气体探测、大气环境监测、生物医学成像等领域的应用效果和实用性。
基于信噪比的InSAR干涉图相位滤波方法研究的开题报告
基于信噪比的InSAR干涉图相位滤波方法研究的开题报告1. 研究背景及意义干涉合成孔径雷达(InSAR)技术是一种基于雷达干涉原理实现地表形变监测的高精度遥感技术，广泛应用于地壳运动、地震地质、水文地质等领域。
在InSAR中，由于干涉图受到地球大气、电离层的干扰，以及系统本身的误差和噪声等因素的影响，导致干涉图相位存在较大的噪声和滤波的困难。
因此，开发一种有效的干涉图相位滤波方法，可以提高监测结果的精度和可靠性。
2. 研究目的本研究旨在设计一种基于信噪比的InSAR干涉图相位滤波方法，以提高干涉图相位的可靠性和精确性。
3. 研究内容a. 分析InSAR干涉图相位的噪声来源及其特点；b. 探究基于信噪比的干涉图相位滤波方法，并验证其有效性；c. 针对实际案例，对比分析原始相位和滤波后相位的差异，并评估滤波方法的可靠性和精度；d. 对比分析不同滤波方法的优缺点，总结推广经验。
4. 研究方法本研究采用实验与仿真相结合的方法进行研究。
首先，通过仿真模拟InSAR干涉图相位的噪声特征，分析其空间分布及统计特征；然后，结合实际案例，设计并实现基于信噪比的InSAR干涉图相位滤波方法，比较不同滤波方法的优缺点，并验证其有效性；最后，总结推广经验，为其他相关领域的研究提供参考。
5. 预期成果本研究预期取得以下成果：a. 基于仿真模拟结果，分析InSAR干涉图相位的噪声来源和特征；b. 探究基于信噪比的干涉图相位滤波方法，验证其有效性；c. 针对实际案例，对比分析原始相位和滤波后相位的差异，并评估滤波方法的可靠性和精度；d. 对比分析不同滤波方法的优缺点，并总结推广经验；e. 完成一篇学术论文。
6. 研究时间安排本研究计划于2021年9月至2022年6月期间完成，研究内容的时间安排如下：a. 第1-2个月：熟悉InSAR干涉理论，查阅相关文献，掌握常用方法及工具；b. 第3-5个月：开展仿真模拟，分析InSAR干涉图相位的噪声来源及其特征；c. 第6-7个月：设计基于信噪比的干涉图相位滤波方法，并进行初步验证；d. 第8-10个月：针对实际案例，对比分析原始相位和滤波后相位的差异，并评估滤波方法的可靠性和精度；e. 第11-12个月：对比分析不同滤波方法的优缺点，总结推广经验，撰写论文；7. 研究经费预算本研究所需经费主要用于购买实验材料、软件授权、测试设备维修等，预计总经费为10万元。
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与传统色散 型光谱成像仪 不同 ， 干涉成像 光谱仪 虽然最 终 的输 出结果 同样 是 图 谱数 据立 方 体 ，但经 过 的物 理 （ 如：
分束 、干涉等） 和数学过程 （ 如 ：傅里 叶逆 变换等 ） 相 对复杂 ，
涉及的技术环节 （ 如： 分束膜镀制 、光谱反演等） 较 多。因此 ，
光程差处信 噪 比与平均 光谱信 噪 比的关 系公式 ，文献 ［ ９ ］ 中 用上述公式进行 了光谱 信噪 比的计算 ， 但 由于公式 中未关联 入射谱特征 、仪器参数 、反演 方法 等对光谱 信噪 比具有重要 影响 的因素 ，因此 计算 结 果 仅 具有 定 性 作用 。而后 ，文献
Ｅ ｌ Ｏ ］ 在假定矩形谱入射 时利用离散求解 的方法 推导 了时间调
制型 （ 迈 克尔逊干涉） 和空 间调制 型干涉成像光谱仪 的光谱信 噪 比公式 ，其结果对于理想情况下不 同类型仪 器的性能对 比 有一定价值 。但二者均非针对 Ｌ ＡＳ Ｉ Ｓ原理 ， 且依然没有考虑
诸如干涉效率 、探测器像元矩形卷 积采样等 实际 术 ， 该技术既具 有时 间调 制型仪 器 的高灵敏度特点 （ 无狭缝） ， 又具有空 问调 制型仪器 的稳定 性特点 （ 无运 动部件） ，自提出 以来获得 了光 谱成像技 术领域
中图分类号 ： ＴＨ７ ４ ４
引 言
光谱成 像技术是光 学成像 技术 的重 要分支 ， 从２ ｏ世纪
末开始被广 泛应 用 于光学 遥感 等技术 领域＿ 】 － ３ ＿ ，干涉光 谱成
始数据 ， 即干涉 图信 噪 比， 例 如文 献 ［ ７ ］ 中给 出 了干 涉 图信
噪比的计算方 法。尽管干涉 图信噪 比能够在 一定程度上反 映 光谱信 噪比 ， 例如文献 Ｅ ８ ］ 中曾未 作证 明 的给出过 干涉 图零
的广泛关注 ，最近几年更是成为 了新 的研究热点 ＿ ４ ］ 。
其不适合在工程设计 时作 为仪器 光谱信 噪 比的评估 模型 。 本 文建立 了一种基 于光谱 能量 完整传 输 过程 （ 调 制 、采样 、反 演） 的大孔径 静态干涉成 像光谱 仪光 谱信 噪 比评估 模 型 ， 并 利用实际仪器实验验证 了评估模 型的正确性 。
大 孔径 静 态 干涉 成 像 光谱 仪 光谱 信 噪 比研 究
王 爽 ， 相里斌。 ， 李立波 ， 皮海峰
１ ．中国科学院西安光学精密机械研究所光谱 成像技术重点实验室 ，陕西 西安 ２ ．中国科学院大学 ， 北京 １ ０ ０ ０ ４ ９ １ ０ ０ ０ ９ ３ ３ ．中国科学院光电技术研究院 ， 北京 ７ １ ０ １ １ ９
摘 要
大孔径静态 干涉成像 光谱 仪获取图谱数据立方体 的过程包含 干涉仪调 制 、探测器矩 形 函数 卷积采
样和光谱反演 ， 其 光谱信噪 比评估模型复杂 。 从光谱 能量调制 、 采样 、 反演 的完整传输过程 人手 ， 根据探测
器矩形卷积采样原理 ， 采用离散傅里叶变换取实部 的光谱反演方法 ， 进行信号与噪声 的理论推导 ， 建立 了大
像技术 的物 理依 据是干涉信息与光谱信息 间具有傅里叶变换 关系， 可以通过仪器获取 目标光谱 的干 涉信息 ，间接 反演 出
光谱信息 。 大孔径 静态干涉成像光谱技术（ １ ａ ｒ ｇ ｅ ａ ｐ ｅ ｒ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｃ ｉ ｍａ —
ｇ ｉ ｎ ｇ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍｅ ｔ ｒ ｙ ，Ｌ Ａ ｓ Ｉ ｓ ） 是利 用时空联 合调制 方式 获得干
意 义。
关键词
干涉成像光谱技术 ；光谱信噪 比； 评估模 型 ； 辐射传输 ；噪声
文献标识码 ： Ａ Ｄ ＯＩ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ４ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ０ — ０ ５ ９ ３ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ３ — ０ ８ ５ １ — ０ ６ 目前 针对 此类 仪器信噪 比的研究主要针对的是仪器获得的原
第 ２ ０ ３ ４ １ 卷 ４年 ， 第３月 ３ 期
光
谱
学
与
光
谱
分
析
Ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｓ ｃ ｏ ｐ ｙ ａ ｎ ｄ Ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｌ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ
Ｖｏ １ ． ３ ４ ， Ｎｏ ． ３ ， ｐ ｐ ８ ５ １ — ８ ５ ６ Ｍａ ｒ ｃ ｈ，２ ０ １ ４
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ６ — ０ ３ 。 修订 日期 ：２ ０ １ ３ － ０ ８ － ２ ８ 基金项 目：国家 自然科学基金项 目（ ４ １ ０ Ｏ ５ １ Ｏ ９ ） 和中国科学 院空间科学先导专项 （ ＸＤ ＡＯ ４ Ｏ ７ ２ １ Ｏ ２ ） 资助 作者简介 ： 王 爽 ，１ ９ ８ ０年生 ，中国科学院西安光学精密机械研究所 副研究员 ｅ － ｍａ ｉ ｌ ： ｄ ａ ｒ ｋ ｇ ｒ ａ ｓ ｓ ＠ｏ ｐ ｔ ． ａ ｃ ． ｃ ｎ
孔径静态干涉成像光谱仪光谱信 噪 比 评估模 型 。 考虑 了与波数相关 的光 学系统透 过率 、 干 涉仪分束 面效 率 、
探测器量子效率等仪器设计参数 和主要 电路 噪声 参数 ， 进 行 了光谱 信噪 比仿 真计算 。利用 Ｌ ＡＳ Ｉ Ｓ仪 器进行 了光谱信噪 比实验测试 ，测试结果与模 型仿真计 算结 果平均 偏差 为 ３ ． ５ ８ ， 单 谱段信 噪 比趋势基 本 吻合 ， 验证 了评估模型 的正确性 。评估模型 中包含 了典型 Ｌ ＡＳ Ｉ Ｓ成像光谱仪 由输入 光谱辐射 到输出光谱 数据的各 项主要技术环节 ，在信噪 比计算公式 中带入干涉仪 分束 面干涉效 率、探 测器矩 形采样 方式等 因素对仪 器光 谱信噪 比的影响算子 ，并利用实际仪器进行 了实验验证 ，对提 高 Ｌ Ａ Ｓ Ｉ Ｓ成像光谱仪 工程设计 水平具有 指导