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干涉光谱成像数据处理技术

吕群波  
【摘要】: 本论文按照干涉光谱成像技术数据获取、处理及应用整个流程,对干涉光谱成像数据处理过程的几个关键环节进行分析,从而为干涉光谱成像技术的工程化应用奠定基础。本论文的主要研究内容包括: 1、对光谱成像技术进行归纳总结,简要介绍了光谱成像技术的概念、分类、数据处理及主要应用。 2、介绍了干涉光谱成像技术的基本理论,对干涉光谱成像仪数据量进行分析;通过对干涉数据的特点进行分析,提出干涉数据的光谱插值预测与量化编码(SIPQC)压缩方法。 3、分析了仪器线型函数及信噪比对干涉光谱成像仪光谱辐射定标的影响,提出干涉光谱成像仪器设计中应遵循的一些原则,并提出一种低信噪比情况下干涉光谱成像仪光谱辐射定标方法。 4、对光谱解混合技术进行研究,在特征空间内对光谱数据进行分析,导出光谱数据的线性混合模型,通过对光谱数据存在形式的理解,提出基于特征空间分析的最终端元光谱提取方法(F-BED),并对光谱数据进行解混合。 5、介绍了目前动镜式干涉光谱成像仪的特点,针对实时目标光谱探测的特殊应用需求,提出一种实时目标干涉光谱探测技术,对其优缺点进行分析,并对目标干涉光谱探测及光程差设计进行仿真分析。 本论文的主要创新点包括以下几个方面: 1、理论分析了干涉光谱成像仪数据量,并与常规色散型光谱成像仪的数据量进行比较; 2、提出了一种有效的干涉数据压缩方法,通过仿真,在相对光谱二次误差(RQE)<1%情况下,压缩比优于5:1; 3、分析了仪器线型函数及信噪比对干涉光谱辐射定标的影响,提出干涉光谱成像仪器设计中应遵循的一些原则; 4、针对低信噪比干涉数据,提出一种行之有效的干涉光谱辐射定标方法; 5、在特征空间内推导光谱线性混合模型,提出一种有效的最终端元光谱提取方法。 6、针对特殊应用,提出一种实时目标干涉光谱探测系统,对其可行性及光程差设计进行分析。


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