一种干涉型光谱仪边缘光谱响应衰减补偿方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种干涉型光谱仪数据处理方法，特别是涉及一种干涉型光谱仪边缘 光谱响应衰减补偿方法。
【背景技术】
[0002] 地物光谱信息经过干涉型光谱仪得到干涉信息，干涉信息与光谱信息之间满足傅 立叶变换关系，通过对干涉信息进行傅立叶变换反演即可得到地物光谱信息。干涉型光谱 仪具有纳米级的光谱分辨率，可以获得地物空间信息和光谱信息组成的光谱立方体信息， 可以细致、有效的识别地物，具有极大的应用价值和广阔的应用前景。
[0003] 为了得到较大的光谱范围，干涉型光谱仪设计中，仪器中滤光片截断的光谱范围 与光谱仪的输出光谱范围往往基本一致或者差异较小，这样使得光谱仪边缘光谱受到输入 光谱截断的影响，导致了干涉型光谱仪边缘光谱响应明显减弱，严重影响了光谱两侧边缘 的光谱精度。现有干涉型光谱仪数据处理流程和方法中对边缘光谱响应衰减没有有效的处 理方法，导致干涉型光谱仪边缘光谱精度较低，本文创新的提出了一种干涉型光谱仪边缘 光谱响应衰减补偿方法。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种解决【背景技术】中的干涉型光谱 仪边缘光谱响应衰减补偿的方法，可以有效补偿光谱仪边缘光谱响应衰减，提高干涉型光 谱仪光谱精度。
[0005] 本发明的技术解决方案是：
[0006] 提供一种干涉型光谱仪边缘光谱响应衰减补偿方法，包括如下步骤：
[0007] (1)对干涉型光谱仪采集的干涉数据I⑴进行切趾处理，获得切趾后的干涉数据 It⑴；
[0008] (2)对切趾后的干涉数据It (i)进行光谱复原，得到干涉型光谱仪光谱数据和相位 误差数据phase (V);
[0009] (3)对长波段、短波段分别进行边缘光谱补偿，生成模拟干涉数据；将模拟干涉数 据与干涉数据I(i)叠加，得到新的干涉数据I_(i);
[0010] (4)对新的干涉数据匕⑴进行切趾处理，获得切趾后的干涉数据IT_(i);
[0011] (5)对切趾后的干涉数据IT_(i)进行光谱复原，得到光谱数据和相位误差信息， 进行相位校正，得到光谱边缘补偿后的干涉型光谱仪光谱数据。
[0012] 进一步地，步骤（2)中进行光谱复原具体方式为：对切趾后的干涉数据IT(i)进行 傅立叶变换得到干涉型光谱仪光谱数据B(V);干涉数据It (i)与光谱数据B(V)满足傅立叶 变换关系，如下式所示：
[0014] 式中：1为相干光束的光程差；
[0015] It(I)为切趾后的干涉数据；
[0016] FT为傅立叶变换；
[0017] B(V)为干涉型光谱仪光谱数据。
[0018] 进一步地，步骤（2)中计算相位误差数据phase (V)的具体方式为：傅立叶变换后 得到干涉型光谱仪光谱数据B(V)频域各个频率点的实部信息Br(V)和虚部信息Bi(V)，相 位误差数据计算方法如下：
[0020] 进一步地，步骤（2)中获得相位误差数据Phase(V)后，进行插值处理，根据B(V) 和phase (V)，插值得到干涉型光谱仪的光谱数据，包括最大波数点v_的光谱数据B (V _) 和相位误差phase (Vmax)，最小波数点Vmin的光谱数据B (V min)和相位误差phase (Vmin)。
[0021] 进一步地，步骤（3)中生成模拟干涉数据的具体方式如下：光谱边缘补偿采用最 大波数点^_的光谱数据B(Vniax)和最大波数点7_的相位误差数据Phase(Vniax)替代短波段 各频率的光谱数据和相位误差信息，模拟生成短波段干涉数据Is(I);采用最小波数点Vn^n的光谱数据B (V_)和最小波数点V丄的相位误差数据phase (V _)替代长波段各频率的光 谱数据和相位误差信息，模拟生成长波段干涉数据Il(I);具体公式如下：
[0024] 式中：1为相干光束的光程差；
[0025] V为波数；
[0026] I (1)为干涉型光谱仪干涉数据；
[0027] B (V)为干涉型光谱仪光谱数据；
[0028] 为模拟生成短波段干涉数据的最大波数值；
[0029] 4为模拟生成长波段干涉数据的最小波数值。
[0030] 进一步地，步骤（3)中干涉数据叠加的具体步骤为，对模拟生成的短波段干涉数 据Is (1)和长波段干涉数据Il (1)进行离散采样后得到短波段干涉数据Is (i)和长波段干 涉数据Il (i)，将短波段干涉数据Is (i)和长波段干涉数据Il (i)与干涉数据I (i)相加获 得叠加后的干涉数据，公式如下：
[0031] Inew(i) = I(i)+Is(i)+Il(i)
[0032] i为离散采样后的干涉数据序号；
[0033] Inew (i)为叠加后的干涉数据。
[0034] 进一步地，对切趾后的干涉数据IT_(i)进行光谱复原为对IT_(i)进行傅立叶变 换，得到光谱实部Brnew(V)和虚部Binew(V)，根据如下公式计算相位误差phase new(v):
[0036] 进一步地，步骤（5)中进行相位校正具体为：采用Mertz法进行相位校正，最终得 到光谱边缘补偿后的干涉型光谱仪光谱数据。
[0037] 进一步地，步骤（5)中进行相位校正具体为：采用Foaman法进行相位校正，得到相 位校正后的干涉数据，经过Fourier变换，最终得到光谱边缘补偿后的干涉型光谱仪光谱 数据。
[0038] 本发明与现有技术相比有益效果为：
[0039] (1)本发明从干涉型光谱仪原理出发，有效解决了干涉型光谱仪边缘光谱响应衰 减技术问题，显著提高了干涉型光谱仪复原光谱精度。
[0040] (2)本方法成功的补偿了环境减灾小卫星高光谱成像光谱仪边缘光谱响应衰减， 对提高干涉型光谱仪的光谱精度具有重要意义。
[0041] (3)通过模拟仿真方法，在光谱仪光谱范围外，长波段、短波段分别加入一定光谱 和相位信息，并生成相应的干涉模拟数据，将模拟数据叠加到光谱仪干涉数据中，生成新的 干涉数据，再进行光谱复原和相位校正等处理，这样扩大了光谱仪输入光谱范围，有效补偿 边缘光谱响应衰减，使得光谱精度显著提高。
【附图说明】
[0042] 图1为本发明的流程图。
【具体实施方式】
[0043] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步的详细描述：
[0044] (1)切趾处理
[0045] 干涉型光谱仪干涉数据I (i)与切趾函数T(i)相乘，如下式所示：
[0046] lT(i) = l(i)*T(i) (I)
[0047] i为干涉数据序号；
[0048] It⑴为切趾后的干涉数据信息。
[0049] (2)光谱复原与求解相位误差信息
[0050] 1)光谱复原
[0051] 对切趾后的干涉数据进行傅立叶变换得到干涉型光谱仪光谱数据；干涉数据与光 谱数据满足傅立叶变换关系，如公式（2)所示。
[0053] 式中：1为相干光束的光程差；
[0054] It(I)为切趾后的干涉数据；
[0055] FT傅立叶变换；
[0056] B(V)为干涉型光谱仪光谱数据。
[0057] 2)计算相位误差信息
[0058] 傅立叶变换后得到频域各个频率点的实部信息Br (V)和虚部信息Bi (V)，相位误 差信息计算方法如下：
[0060] 3)插值处理
[0061 ] 根据B (V)和phase (V)，插值得到干涉型光