专利名称：哈达玛变换光谱成像仪定标系统及方法
技术领域：
本发明属于光学仪器校准检测领域，可用于哈达玛变换光谱成像仪的光谱定标。
背景技术：
光谱成像技术融光谱技术与成像技术为一体，始于20世纪80年代，既能实现目标成像同时又可以测量目标光谱特征，实现对目标特性的综合探测与识别，在资源探测、环境监测和空间目标识别等领域具有其他遥感技术无法替代的优势。哈达码变换光谱成像仪的理论基础来自于法国数学家Jacques Hadamard,他提出的一种权重设计方法，使得在对一组目标进行测量后测量误差得到了最佳控制和降低。该类光谱成像仪具有高通量和多通道的特点，且光谱复原运算量比傅里叶变换光谱仪要小得多，特别适合弱目标的光谱探测识别，有着广泛的应用前景。哈达玛变换光谱成像仪中的核心器件是空间光调制器，通过控制光路的“通断”实现光谱哈达玛变换编码，最初使用机械模板实现，随着科技的发展，一些新型光电器件如数字液晶光阀、数字微镜阵列等逐渐被应用在光谱仪中，使得该类型光谱仪再次成为研究的热点。光谱成像仪的定标是指建立探测器每个像元输出信号数值与该探测器对应像元目标辐射强度之间定量关系的过程，定标的准确度很大程度上决定了光谱成像仪数据的可靠性及其应用的深度和广度，具有重要的意义。按定标的内容分为光谱定标和辐射定标， 光谱定标用来确定光谱成像仪对输入光谱的响应。通常色散型光谱成像仪的光谱定标，多通过探测对某一特定光源的光谱响应曲线来确定，但由于哈达玛变换光谱成像仪原理的不同，上述方法存在一定的缺陷1)当光谱谱段数较少时，上述定标方式的定标精度不高；2) 如果改变空间光调制器的编码方式，则需要重新进行光谱定标；幻探测器上每个像元的光谱定标参数都不同，需要存储大量的定标数据；4)定标过程中需要进行哈达玛逆变换对数据进行处理。
发明内容
为了解决现有的光谱成像仪的定标方法定标精度不高、定标过程复杂的技术问题，本发明提供一种哈达玛变换光谱成像仪定标系统及方法。本发明的技术解决方案哈达玛变换光谱成像仪定标系统，其特殊之处在于包括按照光路依次设置的单色光源、光勻化装置、调制盘以及主控电脑，所述单色光源的出射光经光勻化装置和调制盘后入射至待标定哈达玛变换光谱仪上，所述主控电脑分别与待标定光谱成像仪连接。还包括用于罩住单色光源、光勻化装置、调制盘和哈达玛变换光谱成像仪的暗箱。上述单色光源为单色仪、激光器或卤素灯；所述光勻化装置为积分球或漫反射板。哈达玛变换光谱成像仪定标方法，其特殊之处在于包括以下步骤1组装仪器采用已标定的单色光源连接光勻化装置的入射窗获得均勻单色入射光，光勻化装置的出射窗设置调制盘；将哈达玛变换光谱成像仪置于调制盘后，使光勻化装置的出射光充满哈达玛变换光谱成像仪的入瞳；主控电脑与待标定哈达玛变换光谱成像仪 进行连接；最后将单色光源、光勻化装置、调制盘和待标定哈达玛变换光谱成像仪均设置在 暗箱内；2采集图像2. 1单色光源发出单色入射光并勻化，入射光的波长在待标定哈达玛变换光谱成 像仪的光谱响应范围内，且光谱半高宽小于光谱仪的谱段宽度，通过计算机控制哈达玛变 换光谱成像仪的空间光调制器件，令其加载定标用编码图案；2. 2哈达玛变换光谱成像仪的探测器采集光谱图像；3求解坐标变换方程3. 1将哈达玛变换光谱成像仪的探测器所采集到图像与定标用编码图案通过坐 标变换方程组描述如下
权利要求
1.哈达玛变换光谱成像仪定标系统，其特征在于包括按照光路依次设置的单色光源、光勻化装置、调制盘以及主控电脑，所述单色光源的出射光经光勻化装置和调制盘后入射至待标定哈达玛变换光谱仪上，所述主控电脑分别与待标定光谱成像仪连接。
2.根据权利要求1所述的哈达玛变换光谱成像仪定标系统，其特征在于还包括用于罩住单色光源、光勻化装置、调制盘和哈达玛变换光谱成像仪的暗箱。
3.根据权利要求1或2所述的哈达玛变换光谱成像仪定标系统，其特征在于所述单色光源为单色仪、激光器或卤素灯；所述光勻化装置为积分球或漫反射板。
4.哈达玛变换光谱成像仪定标方法，其特征在于包括以下步骤1组装仪器采用已标定的单色光源连接光勻化装置的入射窗获得均勻单色入射光， 光勻化装置的出射窗设置调制盘；将哈达玛变换光谱成像仪置于调制盘后，使光勻化装置的出射光充满哈达玛变换光谱成像仪的入瞳；主控电脑与待标定哈达玛变换光谱成像仪进行连接；最后将单色光源、光勻化装置、调制盘和待标定哈达玛变换光谱成像仪均设置在暗箱内；2采集图像·2. 1单色光源发出单色入射光并勻化，入射光的波长在待标定哈达玛变换光谱成像仪的光谱响应范围内，且光谱半高宽小于光谱仪的谱段宽度，通过计算机控制哈达玛变换光谱成像仪的空间光调制器件，令其加载定标用编码图案；·2.2哈达玛变换光谱成像仪的探测器采集光谱图像； 3求解坐标变换方程·3.1将哈达玛变换光谱成像仪的探测器所采集到图像与定标用编码图案通过坐标变换方程组描述如下
全文摘要
本发明哈达玛变换光谱成像仪定标系统及方法，包括按照光路依次设置的单色光源、光匀化装置、调制盘以及主控电脑，单色光源的出射光经光匀化装置和调制盘后入射至待标定哈达玛变换光谱仪上，主控电脑分别与待标定光谱成像仪连接。本发明解决了现有的光谱成像仪的定标方法定标精度不高、定标过程复杂的技术问题，本发明通过精确测定探测器与空间光调制器的成像位置关系来实现光谱定标，定标过程与像面像元尺寸无关，可实现亚像元的光谱标定，显著提高了哈达玛变换光谱成像仪的光谱定标精度。
文档编号G01J3/28GK102288292SQ20111018120
公开日2011年12月21日 申请日期2011年6月30日 优先权日2011年6月30日
发明者孙鑫, 李立波, 王爽, 白清兰, 胡炳樑 申请人:中国科学院西安光学精密机械研究所