一、用于遥感光谱探测的干涉成像光谱技术（论文文献综述）
赵百轩[1]（2021）在《基于多级阶梯微反射镜的傅里叶变换成像光谱仪红外图谱信息处理研究》文中研究表明成像光谱技术有机融合了光学成像技术、光谱技术、精密机械、电子技术及计算机技术,能够同时获取目标三维信息（二维空间信息和一维光谱信息）,是当今可见光和红外遥感器探测技术领域中的前沿科技和重要手段。在中、长波红外波段,傅里叶变换成像光谱仪以其多通道、高通量等优势得到了广泛的应用。基于多级阶梯微反射镜的静态傅里叶变换成像光谱仪（Stepped Micro-mirror Imaging Fourier Transform Spectrometer,SIFTS）,利用基于微光机电系统（MOEMS）技术制造的多级阶梯微反射镜取代迈克尔逊干涉仪中的高精度动镜来实现光程差的获取,具有多通道、高通量及高稳定性等优点,在资源勘探、环境监测、减灾预报、气象观测、空间遥感及军事目标侦查等领域具有广阔的应用前景。图谱信息处理是成像光谱仪应用的基础。SIFTS的图谱信息处理有以下难点:首先,其对信号的调制方式使得图谱信息的处理流程与传统傅里叶变换成像光谱仪不同,需要结合仪器结构及原理,在现有方法的基础上提出适用于SIFTS的图谱信息处理方法;其次,仪器干涉核心中的特殊器件—基于MOEMS技术制造的多级阶梯微反射镜的加工精度误差及装调误差会在图谱信息中引入多个维度的复合误差;此外,仪器工作在中波红外波段,信号相对较弱,背景噪声大,给有效信息的提取和进一步处理带来了一定难度。针对以上难点和具体应用需求,本论文开展了SIFTS的图谱信息处理研究。本论文的研究工作主要包括以下四个部分:一、通过分析SIFTS的工作原理,结合干涉核心内多级阶梯微反射镜的独特结构,提出了相应的场景图像重建算法。利用图像形态学运算和小波分解对图像单元边缘信息进行增强,解决了背景图像信息对图像单元边缘信息检测的干扰问题;利用特征匹配拼接提高了图像单元的配准精度;并对拼接后的场景图像进行基于频域滤波的图像融合,解决了场景图像中存在拼接缝隙的问题。为了验证场景图像重建算法,设计并进行了原理样机的外场实验,成功获得了目标场景的高质量图像。二、通过对多级阶梯微反射镜特殊结构及其对光谱的调制作用的分析,结合传统傅里叶变换光谱仪的光谱重建流程,提出了相应的光谱重建算法,以提取数据立方体中任意目标的光谱信息。针对多级阶梯微反射镜的子阶梯高度误差,提出了一种空域非均匀光程差采样校正算法,结合子阶梯高度误差测试数据,在光程差域采用最小二乘拟合对光程差的非均匀采样进行校正,修正了其在频域造成的波数漂移和相位误差。三、完成了仪器的光谱及辐射标定工作。分析了对干涉图和重建光谱影响最大的干涉核心的系统误差,详细推导了干涉核心中各器件的多维度装调误差等系统误差与空域干涉条纹畸变及频域光谱波数偏移之间的转换关系,建立了误差传递模型。根据该模型,提出了一套适用于SIFTS的光谱辐射标定方法。设计并进行了光谱辐射标定实验,验证了光谱辐射标定方法的有效性。四、评价了SIFTS的空间分辨率、光谱分辨率、信噪比以及定性识别和定量分析能力。计算了仪器的理论空间分辨率,并利用外场实验数据进行了验证;计算了仪器的理论光谱分辨率,设计并进行了光谱分辨率测定实验,验证了理论计算结果;根据仪器各光学器件参数以及探测器参数,建立了仪器干涉图信噪比的理论模型,并详细推导了仪器干涉图信噪比与光谱信噪比之间的转换关系,在此基础上,根据标准辐射源测量实验结果对信噪比理论模型进行了验证;设计进行了实验室中的液态乙腈定性识别和CO2气体定量分析实验,验证了仪器的定性识别和定量分析能力。
钱立勇[2]（2021）在《高光谱成像激光雷达光纤阵列焦面分光技术》文中研究指明随着激光雷达技术在遥感和测绘领域的不断发展,实现对地物目标空间高程信息和光谱信息一体化同步获取与识别应用,是激光雷达在遥感测绘领域的发展趋势。目前的主要技术手段中,激光雷达测距可以获得地物目标的空间高程信息,被动高光谱成像可以获得丰富的光谱信息,但两种技术手段不能同时获取空间高程信息和光谱信息。然而在高光谱成像激光雷达系统中,地物的高光谱信息和高程信息来自同一个足印点,将它们结合能够实现对地物信息的精准探测。针对目前主、被动遥感探测技术的优势和缺陷,论文的主要研究内容是基于光纤阵列焦面分光技术,设计了一套机载高光谱成像激光雷达接收系统。该系统目前可以实现距离目标物500米远处、光谱波段在500-800nm范围内的全天时光谱探测。继续完善雷达系统的光机集成,可以进一步提高系统的探测能力。高光谱成像激光雷达接收系统的设计、系统的扫描方式、系统的标定和初步的性能测试是论文研究工作的重点。论文的研究工作具体包括以下几个方面:1.综述了高光谱成像激光雷达的应用领域和研究意义。针对当前高光谱成像激光雷达的技术难点,基于光纤阵列焦面分光技术,设计了一套机载高光谱成像激光雷达系统。实现了宽谱段回波信号的多通道分光和高效耦合,充分发挥了高光谱激光雷达的探测优势。2.相比较于传统的单波长激光雷达,高光谱成像激光雷达系统是一种全新的对地观测技术。将高光谱成像激光雷达系统测量获得的光谱信息应用于地物分类等任务之前,在实验室完成了该系统的光谱标定,初步确定了系统各个通道的中心波长和带宽。同时,给出了可以完成系统辐射标定工作的理论方法。在外场试验的过程中依据该方法,给出了一种利用标准白板就可以直接完成系统辐射标定的方法。3.扫描系统是高光谱成像激光雷达的重要组成部分。论文主要介绍了目前普遍采用的多面体转镜扫描、振镜扫描、圆锥扫描三种扫描系统。对各种扫描方式的轨迹进行了理论推导,结合机载平台实际的飞行航迹,得出了发射激光扫描轨迹与扫描方式的关系。以四面体转镜为例,将转镜的实际扫描轨迹与机载高光谱激光雷达的飞行参数相结合,得到了飞行参数和扫描系统共同作用下的地物目标扫描轨迹和对应的参数指标。最终设计了一种适用于高光谱成像激光雷达系统的圆锥扫描方式。4.完成了高光谱成像激光雷达接收系统的地面静态性能测试,接收系统的性能测试是高光谱成像激光雷达在机载飞行试验之前最重要的准备工作。性能测试证明了系统样机达到了预先设计的指标参数要求。同时,针对性能测试中发现的问题,制定了下一步详细的改进方案。
刘银年[3]（2021）在《高光谱成像遥感载荷技术的现状与发展》文中提出高光谱成像技术可同时获取地物的几何、辐射和光谱信息,集相机、辐射计和光谱仪能力于一体,相比光学空间二维成像,可对地物进行空间和光谱三维成像,在一定的空间分辨率下,获取宽谱段范围内地物独特的连续特征光谱,对地物的精细分类和识别具有突出的优势,目前已成为对地遥感的重要前沿技术手段,在自然资源调查、生态环境监测、农林牧渔、海洋与海岸带监测等领域发挥着越来越重要的作用。随着高光谱遥感应用的深入研究,对高光谱成像遥感仪器的光谱范围、幅宽、光谱分辨率、空间分辨率、时间分辨率与定标精度等指标提出了新的要求。同时满足这些相互制约的参数指标,是国内外高光谱载荷研制中一直难以突破的技术难点。本文主要对国内外的高光谱成像遥感载荷技术进行了综述,介绍了国内外典型的机载、星载高光谱成像遥感仪器,以及近年来发射、正在研制和计划发展的星载高光谱成像载荷,并分析了这些载荷的技术方案、性能指标和应用效果;介绍了声光调谐（AOTF）、液晶调谐（LCTF）、法布里—珀罗调谐（FPTF）,渐变式（LVF）和阶跃式（ISF）光楔滤光片,压缩感知光谱成像等新型分光技术,并分析了它们各自的技术优缺点以及应用于高光谱成像的可行性和现状;最后展望了高光谱成像载荷技术的发展趋势。
赵美红[4]（2021）在《消像差凸面全息光栅成像光谱系统建模与一体化设计》文中研究说明随着光学遥感技术的发展及其在航空航天领域越来越广泛的应用,对于成像光谱系统的技术指标,如相对孔径、光谱分辨率、空间分辨率和对弱信号的探测能力要求越来越高;同时为了适应无人机等新型遥感平台的快速发展和搭载需求,小型化、轻量化已成为机载和星载成像光谱系统的另一个发展趋势。凸面全息光栅成像光谱系统基于Offner同心结构,光学性能好、结构简单紧凑,满足轻小型化需求;而且,其应用受材料限制和环境影响很小,易实现焦面稳定性、光谱稳定性和宽波段光谱成像,适用于空间环境。因此,以凸面全息光栅为核心分光元件的成像光谱仪广泛应用于遥感领域以及与国民经济发展密切相关的各领域,如航空、国防、自然灾害、农林、资源勘探、海洋监测、食品安全、药学检测、医学检测以及加工制造等。鉴于此,本论文展开了对基于Offner同心光谱分光系统的凸面全息光栅成像光谱仪的研究,目标是研制具有自主知识产权的消像差凸面全息光栅以及消像差凸面全息光栅成像光谱仪,针对凸面全息光栅成像光谱系统消像差的理论、结构与设计方法开展相关研究,突破消像差凸面全息光栅及消像差凸面全息光栅成像光谱仪研制的关键理论与技术,并为凸面全息光栅成像光谱仪的批量化生产提供条件。本论文的研究内容主要分为以下几个部分:第一,提出了采用消像差凸面光栅作为Offner成像光谱仪核心分光器件的设计方法,与传统的凸面光栅相比,消像差凸面光栅同时具有分光和像差校正能力,可以对因色散而引入的系统像差进行校正,保留了标准的双元件三反射系统的同心结构,克服了传统的凸面光栅成像光谱系统消像差技术的缺陷。第二,建立了凸面光栅成像光谱系统的像差理论模型。基于费马原理,推导了凸面光栅成像光谱系统的像面点列图函数,构建了凸面光栅成像光谱系统的各类像差关于凸面光栅记录参数与使用结构参数的函数关系,并通过MATLAB仿真软件与ZEMAX光学设计软件对凸面光栅成像光谱系统进行了建模与仿真分析,为应用于成像光谱仪的消像差凸面光栅的优化设计提供了理论指导。第三,设计了应用于Offner同心罗兰圆结构的消像差凸面光栅。针对凸面光栅成像光谱系统的主要像差——像散,分析了凸面光栅成像光谱系统的聚焦条件,推导了光栅刻线函数系数与凸面光栅成像光谱系统像散的数学关系,并基于光程函数理论对凸面光栅成像光谱系统进行了消像散的优化设计。第四,基于凸面光栅的像差校正理论,开展了消像差凸面光栅及成像光谱仪的一体化设计研究并对光学系统的成像性能进行了评价。依据凸面光栅刻线函数拟合的优化方法,对凸面光栅成像光谱系统进行一体化优化设计,并针对成像光谱仪的前置望远系统与成像光谱系统数值孔径的匹配问题,采用多重结构优化的方法,对整体系统的像差进行均衡分配,实现了全工作光谱范围内的高质量成像。第五,基于全息再现原理,优化设计了消像差凸面全息光栅的曝光结构。依据光程函数理论,建立了非球面波曝光系统的理论模型并推导了点列图均方根优化函数,结合Offner中继成像系统的成像特性与全息再现原理,以全局化的优化算法——遗传算法对消像差凸面全息光栅的曝光系统与其成像光谱系统进行一体化优化设计,对优化设计的消像差凸面全息光栅成像光谱系统的性能进行分析,为消像差凸面全息光栅的可行性提供了技术保障。
杨天杭[5]（2020）在《基于红外高光谱数据的对流层风场探测方法研究》文中研究表明全球三维风场对于气候变化、极端天气灾害、数值天气预报、大气动力学等方面具有广泛应用价值和重大研究意义,针对大气各层风场的探测手段在不断加强和完善。大气层中对流层大气运动频繁,且密切影响人类生活,对流层风场是改进天气预报方面未能满足要求的观测要素之一,另外,对流层风场数据的准确性也是决定其能否进入数值天气预报同化模式的重要基础。当前对流层风场的主要探测手段有星载测风激光雷达单脉冲测量纬向风和气象卫星成像仪大气运动矢量反演,虽然基于以上方法获取的风场信息在区域和全球尺度上改善了数值天气预报精度,但受到矢量高度模糊分配问题影响,风场的垂直分辨率仍存在较大误差,风场高度分配问题是风场信息的主要误差来源。自红外高光谱垂直探测大气参数的概念提出,以及星载红外高光谱探测仪上天以来,利用红外高光谱仪器高精度垂直探测能力反演风场的方法逐渐成为新型风场探测手段的研究方向。本文基于我国极轨气象卫星FY3D红外高光谱探测仪载荷HIRAS辐射光谱数据,开展了对流层风场测量方法研究。针对HIRAS红外高光谱数据分别进行了辐射精度一致性评估实验,晴空大气温度、湿度廓线反演实验,水汽通道数据风场测量实验。本论文的主要研究成果如下:（1）针对HIRAS辐射光谱研究数据辐射精度一致性,采用星下点交叉方法匹配国际高精度同类仪器辐射光谱样本,包括欧洲气象业务卫星Met Op-A/B星红外大气探测干涉仪IASI和美国气象卫星Suomi NPP星跨轨红外探测仪CrIS。严格筛选经过时间、空间、观测几何匹配和满足观测目标均匀性的交叉比对样本,开发的交叉比对算法应用于业务处理。（2）针对HIRAS与同类仪器交叉比对的辐射光谱样本比较了亮温均值偏差和亮温偏差标准差,分析了偏差与观测目标的温度依赖关系,监测了偏差变化趋势。HIRAS-IASI比对样本分布于低温目标环境的极地地区,长波红外、中波红外辐射光谱一致性良好,多数通道亮温均值偏差小于0.5K,没有明显的温度依赖关系,偏差标准差小于2K。短波红外多数通道均值偏差小于1.5K,HIRAS光谱亮温整体低于IASI光谱亮温,出现较明显的温度依赖关系,当目标温度升高时,偏差标准差降低。HIRAS仪器在轨测试初期与IASI和CrIS的亮温偏差监测（2018年4月）以及HIRAS-IASI长期偏差监测（2018年4月-12月）表明偏差变化整体稳定,在低温环境下,短波通道偏差变化稍大。（3）针对HIRAS红外高光谱数据反演晴空大气温度、湿度廓线,构建一维变分反演系统,通过信息量迭代法和权重函数覆盖法选择反演通道,比较了通道数目对反演偏差的影响,进行了光谱样本的晴空像元筛选和资料质量控制,严格匹配了预报场和再分析场资料数据,计算了反演结果与真值的均方根误差、均值绝对偏差和均值偏差,分析反演结果的精度。温度廓线反演高度为1000h Pa-10h Pa,与真值比较的均方根误差为0.5K-3.5K,反演精度整体优于预报值;湿度廓线反演高度为1000h Pa-200h Pa,低层反演精度整体优于20%,高层精度整体优于预报数据,出现较大偏差位置分析原因为受到初始猜值误差影响。（4）针对HIRAS红外高光谱数据测量对流层三维风场,开发了跨平台晴空大气对流层三维风场测量算法,采用交叉匹配方法获取重访数据,根据光谱通道权重函数覆盖法分配风场高度,使用稠密光流法进行风矢量追踪,结合再分析资料定量化计算了风速均方根误差、风速均值绝对偏差和风向均值绝对偏差,比较了风场测量精度。通过FY3D/HIRAS和Suomi NPP/CrIS跨平台匹配数据进行了算法可行性实验,通过FY3D/HIRAS和NOAA-20/CrIS跨平台匹配数据在改进算法的基础上进行了风场测量实验。风场精度定量化比较结果为,风速范围的变化趋势与再分析资料表现一致,风速范围随高度降低而减小;风速均值绝对偏差多数小于3m/s,最大不超过4m/s;风速均方根误差多数小于3.5m/s,最大不超过4.5m/s;风向均值绝对偏差多数小于30°,最大不超过40°。（5）针对跨平台红外高光谱测风结果,分析了风场信息的主要误差来源包括:因不同卫星平台红外高光谱仪器参数设计不同而引入的观测误差,以及因投影过程导致空间分辨率变化而引入的定位误差。提出同平台测风体系参数论证方案,理论计算了对卫星数量、重访时间和全球覆盖观测的设计要求,分析了红外高光谱测风仪器的空间分辨率、时间分辨率与风速精度分辨率的数学关系,设计了仪器小型一体化概况结构和关键参数预期要求。
李志坚[6]（2020）在《基于光子晶体阵列的高光谱成像机理与分类方法研究》文中指出高光谱成像与检测技术是集新型探测技术、精密光学器件、高速信号处理技术于一体的综合性技术,在地质、海洋、农业、大气和环境探测领域已经得到了广泛应用。在食品、医药、医学等工业检测领域,高光谱视觉检测技术具有极大的发展潜力,亟需突破成像设备小型化、高速化,以满足工业生产中的高速高精视觉检测需求。现有的大型高光谱成像设备体积庞大,价格昂贵,成像速度慢,限制了其大规模推广,而市面上的便携式高光谱相机均需要空间扫描或光谱扫描,拍摄时间较长。本文研究了一种基于光子晶体阵列的小型快照式高光谱成像系统,实现了较高的光谱分辨率和空间分辨率,且易于制造,该技术有利于推动高光谱视觉检测在工业领域的应用。分析了高光谱检测技术应用于工业检测所面临的挑战,由于常规的高光谱成像装置中的光谱传感器需要较长的光路以便将邻近波长的光分开,在自由空间中设计较长的光路就需要复杂精密的光学元件,导致高光谱成像设备体积、价格均无法降低。光子晶体的复杂表面结构可以使光在其中多次反射和折射,可以在很小的空间内实现很长的光路,复杂的光响应特性使它能够产生非常丰富的光传输特征,与压缩感知技术相结合可以实现小型、快照式高光谱成像,通过进一步设计高光谱图像处理算法,实现了基于光子晶体阵列的高光谱成像与检测系统。主要研究内容包括:1.分析了光谱分光的基本原理,提出采用光子晶体滤波的小型快照式高光谱成像方案。由具有不同结构的光子晶体组成光学滤波阵列,对入射的多波段复合光进行分散下采样或者重新编码采样,图像传感器各像素点同时捕捉不同空间位置和不同波段的光谱信息,借助光谱重构组件对目标场景进行高光谱图像重建,实现了小型化和快照式高光谱成像。2.分析了光子晶体的结构特点,设计了基于光子晶体滤波阵列的光谱传感器,提出了基于窄带滤波的光谱感知方案和基于宽带滤波和压缩感知理论的高光谱重建方法,通过设计光谱感知实验并与商用光谱仪进行对比,证明了该利用光子晶体阵列进行高光谱成像的技术达到了商用水平。3.设计了两种周期性孔阵列的光子晶体结构,并采用FDTD方法和CMT方法研究了光子晶体的传输特性。研究了具有环形孔阵列结构的光子晶体和具有双周期孔阵列结构的光子晶体的光学反射特性,由于光学束缚态的存在,该阵列结构会产生一个窄带反射谱,具有极高的品质因子。通过改变光子晶体环形孔内外半径、晶格常数和周围介质折射率等结构参数,实验验证了结构参数的改变对反射特性的影响。所设计的两种结构的光子晶体品质因子甚至超过105,这一窄带滤波特性可以理想地用于设计分光元件。4.研究了金纳米阵列结构的光子晶体传输特性与调控理论,设计了金纳米线二聚体阵列、金纳米棒三聚体阵列、金属/电介质复合结构等多种结构的光子晶体,深入研究了光在金属和电介质结构中的传输机理。分别研究了透射谱随结构参数的变化情况,分析了引起这些变化的基本原理。这种复杂的光子晶体结构可以产生非常多样的光传输特性,该研究可以为新型光谱传感器的设计提供理论指导。5.提出了一种基于光子晶体滤光和压缩感知理论的光谱感测方法,在很小的设备尺寸、较低的采样次数的情况下实现了较高分辨率的光谱感知。分析了光子晶体结构设计、入射角的改变对光谱感知性能的影响,分别采用窄带光谱、光谱数据库、和真实医药高光谱图像进行实验验证,证明了利用光子晶体的光学响应曲线作为压缩感知中的感知矩阵,不仅加了光通量,并且大大减少了采样次数,实现了精确的光谱重建结果。6.提出一种光谱维边缘保持滤波的高光谱图像分类方法,对普通的边缘保持滤波算法进行改进,设计了一种光谱域边缘保持滤波算法。将边缘保持滤波器应用于高光谱图像的光谱域,可以在保持光谱曲线连续性的同时有效地融合空间信息。通过调节该滤波算法的参数并结合SVM,MLR和RF分类器进行实验,分析了滤波器窗口大小、空间光谱权重等参数对分类结果的影响,采用多个真实的高光谱图像进行了实验测试,结果表明,所提出的方法在滤除光谱噪声信息的同时融合了空间信息,在所有测试中都得到了最优的分类精度。本文提出了采用光子晶体滤波阵列的高光谱成像方案和高光谱图像分类方法,设计了小型便携式高光谱成像系统,研究了几种类型的光子晶体的光学传输特性和调控机理,提出了利用光子晶体滤波和压缩感知理论的高光谱图像重建方法,并设计了高光谱图像分类算法。实现了高光谱相机的小型化和快照式成像,配合高光谱图像分类算法,可促进了高光谱视觉检测技术在视觉检测领域的进一步应用。
刘洪麟[7]（2020）在《机载高光谱成像仪光谱定标关键技术研究》文中认为高光谱成像仪作为一种图谱融合的成像技术,已经在精细农业、海洋观测、城市规划、灾害监测等诸多领域得以应用。高光谱成像仪不仅可以获得目标的几何特征,还能够定量化反演得到目标的光谱反射、辐射和吸收特性。由于高光谱成像仪对目标的光谱特征测量精度高度依赖于仪器自身的光谱状态,因此,针对具体的应用场景,都需要对高光谱成像仪进行高精度的光谱标定,才能够通过分析三维立体光谱影像获取有价值的信息来满足任务需求。本论文深入地研究了机载高光谱成像仪的光谱定标关键技术,解决了高光谱成像仪短波模块的实验室光谱定标过程中由水汽所引起的响应畸变问题,并根据水汽自身的光谱吸收特征提出了一种基于水汽的光谱定标方法。此外,本论文根据小尺寸的地面靶标,针对机载光谱仪,提出了一种新的基于大气吸收特征的机上光谱定标算法,解决了大气下垫面对机上光谱定标精度的影响。本论文详细地研究了以上光谱定标关键技术的理论依据和原理,并通过实际的实验数据证明了上述关键技术的有效性和可行性。本论文的主要工作内容和创新成果包括以下方面:1)本论文提出了一种基于单色仪和水汽光谱吸收特性的实验室光谱定标方法,该方法是基于对高光谱成像仪光谱定标原理的详细分析和实验室光谱定标过程中水汽对单色光的吸收现象提出的。实验室水汽光谱定标方法解决了常温常压条件下,高光谱成像仪在1350 nm～1420 nm和1820 nm～1940 nm光波长范围内数字响应曲线失真的问题。实验结果表明,通过引入中心波长偏移量、光谱响应半高宽伸缩量,以及响应效率的变化量,该方法能够使高光谱成像仪在非真空环境下有效的克服由水汽吸收所导致的数字响应曲线偏离其本征高斯型曲线的畸变现象,最大程度的还原仪器在水汽吸收波长范围内的波段本征光谱响应函数,提高了仪器的光谱标定精度。2)本论文通过建立高光谱成像仪的理论响应曲线与实际响应曲线之间的差异度函数,修正了单色仪的系统误差,使短波红外高光谱相机的实验室光谱定标精度从±0.5 nm提升到±0.125 nm,完成了高光谱成像仪短波红外模块的高精确度实验室光谱定标工作。本论文详细阐述了基于单色仪和水汽光谱吸收特性的实验室光谱定标方法的原理和具体实施步骤,并利用机载短波红外高光谱成像仪、单波长半导体激光器对该定标方法进行了可靠性以及有效性分析,系统性的实现了对实验室光谱定标结果的定量化评价。结果表明,高光谱成像仪短波红外模块基于水汽吸收特性的光谱定标方法能够使实验室光谱定标精度优于5%的仪器光谱分辨能力。该方法不仅在光谱定标精度上有所创新,而且还降低了实验室光谱定标的成本,简化了实验操作步骤,也是高光谱成像仪实验室光谱定标方法的创新,为高光谱成像仪的实际应用打下基础。3)本论文提出了一种基于反射率渐变的标准漫反射板的机载高光谱成像仪机上光谱定标方法。该方法针对由实验室和实际飞行环境的差异所导致的高光谱成像仪光谱状态偏移问题进行了深入研究,根据大气中氧气、二氧化碳和水汽对电磁波显着的吸收特性,通过构建模拟与实际等效入瞳辐亮度曲线的差异度函数,完成高光谱相机的机上光谱定标工作。该方法基于图像的非均匀性校正技术,修正了高光谱图像的smile光谱弯曲现象,使得基于小尺寸地面靶标的全视场光谱定标成为可能。4)由复杂类型地物所组成大气下垫面背景对机载高光谱成像仪的机上光谱定标结果有比较大的影响。本论文借助反射率渐变的人工地面朗伯靶标,实现了高光谱飞行图像的大气校正和地物的光谱反射率反演,并对不同类型地物的光谱反射特性对高光谱成像仪机上光谱定标结果的影响进行了深入分析,成功消除了复杂大气下垫面背景对基于大气吸收特征的机上光谱定标结果的影响,降低了机载高光谱成像仪的机上光谱定标不确定度,为高光谱图像的大规模应用打下基础。5)本论文采用基于反射率渐变的地面人工朗伯靶标的机上光谱定标方法,对数十万帧机上高光谱飞行影像的光谱状态予以校正,最终实现高光谱成像仪可见近红外模块的1倍σ机上光谱不确定度为±0.08 nm,2倍σ的光谱不确定度为±0.15 nm,3倍σ的光谱不确定度为±0.23 nm。短波红外模块的1倍σ在轨光谱不确定度为±0.13 nm,2倍σ的光谱不确定度为±0.25 nm,3倍σ的光谱不确定度为±0.38nm。本论文不再使高精度的在轨光谱定标局限于人工地面靶标的布设区域,实现了机载高光谱成像仪对整个飞行过程中光谱状态的监测,本文提出的在轨光谱定标方法的光谱定标精度优于十分之一光谱分辨率,有助于高光谱成像仪实际应用效果的提高。
史新政[8]（2020）在《空间外差成像光谱仪图谱重构算法研究》文中进行了进一步梳理空间外差扫描成像光谱综合了空间外差光谱技术与成像技术的特点,能够获取目标物体的空间信息和光谱信息,还具有超高光谱分辨能力、高通量、体积小等特点,通过一次扫描成像可以实现被测区域内全部目标点的光谱复原,在高光谱分辨率的遥感探测、国家领土监测、地球大气成分检测等领域发挥着巨大的作用。如何实现从干涉图像到光谱信息的转变,是空间外差成像光谱仪发挥作用的关键,精确、高效地复原光谱信息显得尤为重要。本文基于空间外差光谱技术,对扫描成像原理及干涉图像干涉信息分布进行深入研究,构建空间外差成像光谱仪图谱重构算法,旨在解决目标原始干涉图到图谱数据立方体重构反演问题。首先,为了能够在点干涉信息提取算法中精确提取干涉信息,研究了干涉图像中干涉信息的分布以及干涉图像序列的采集原理,对空间外差光谱技术基本理论及扫描成像实现方案进行了研究,利用ZEMAX和MTALAB软件对空间外差成像光谱仪进行建模,以单色光源和钾原子谱线光源作为输入光源,得到仿真干涉图像,并利用傅里叶变换复原入射光光谱,验证了空间外差成像光谱仪仪器模型的可行性。然后,基于空间外差扫描成像目标干涉信息分布的原理,探索图谱重构算法流程的实现方案,包括干涉图像序列预处理、图像配准、干涉信息提取和光谱复原等相关工作,分析了图谱数据立方体的数据结构形式,提出图谱重构算法。最后,搭建高精度扫描平台开展空间外差扫描成像光谱探测实验,验证空间外差成像光谱仪图谱重构算法的有效性和可靠性,分别采用钾灯、氙灯和钨丝灯作为模拟光源照射被测目标,采集干涉图像序列并利用图谱重构算法实现目标成像超光谱信息的获取,得到目标的图谱数据立方体。为减少系统扫描过程的位移误差,采用基于SURF（Speed-Up Robust Features）算法进行图像配准,提高图谱数据重构精度。空间外差扫描成像实验得出的光谱信息与光纤光谱仪获取的参考光谱信息一致,验证了图谱重构算法的可行性与可靠性。研究结果表明:基于空间外差扫描成像原理的图谱重构算法可以实现目标原始干涉图到图谱数据立方体据的重构,图像配准方法可以修正系统扫描位移误差,提高图谱重构算法的精度,最后可利用图谱数据立方体实现区域目标光谱快速检测功能。
姚辛励[9]（2020）在《面向海洋探测与食品检测的高光谱成像技术研究》文中研究说明高光谱成像技术集合了成像技术和光谱技术的优点,可以同时获得被测物的二维空间信息和一维光谱信息,在采集信息的丰富程度上有了极大得提高。高光谱成像具有光谱分辨率高、波段覆盖广、图谱结合、非接触探测等优点,可以定量或定性分析目标的物理化参数。凭借这些优点,高光谱成像技术在遥感、医学、农业、食品等领域中应用广泛。因此,对新型高光谱成像技术及其应用的研究就十分具有意义。本文的主要工作是研究面向海洋探测与食品检测的高光谱成像技术。首先,设计并搭建了推扫型成像光谱仪,对其进行了防水外壳和接口的设计、水下光源的集成与通信模块的开发,组成了一套完整的水下高光谱成像系统。将水下高光谱成像系统进行了实验室水箱模拟实验和室外水下探测实验,利用反射成像和荧光成像两种模式能够对五种藻类、常见海洋垃圾、浒苔等进行分辨。其次,在推扫型成像光谱仪的基础上,开发了基于视场扫描的双模高光谱成像系统,实现了系统的凝视扫描,提高成像的速度;通过引入分束器实现了高光谱和强度双模成像,两者的像面共轭,可以实现快速定位目标与调焦的功能,并将其应用到了人体手部血氧特性的探究中。将双模成像系统进一步改进为显微系统和内窥系统,可以对微小目标（藻类、水母碎片等）和狭窄区域进行高光谱成像和分析。最后,在推扫型成像光谱仪的光学设计基础上,精简了光学结构,采用了轻量化光学元件搭建了基于智能手机的高光谱成像系统,采用手持扫描的方式采集了不同保存时期的猪肉反射率光谱,通过机器学习算法建立了新鲜度（pH值）和光谱数据的定量计算模型,预测的准确度可以接近90%。以上所研发的高光谱成像技术及系统都能够进一步应用于海洋探测与食品检测乃至其他相关的研究领域。
赵峰[10]（2019）在《一种用于海洋赤潮监测的多光谱高分辨相机设计》文中研究说明近些年来,受人类日益频繁的海洋活动与环境因素的共同作用,海洋赤潮现象变得越发严重。为维护海洋生态环境,能否获取实时的海洋赤潮监测数据也成为了各临海国家治理赤潮的关键所在。目前海洋环境监测还主要以卫星遥感为主,其会受到一定的时空与天气限制。因此,本文提出一种用于机载平台实现对赤潮水体进行多光谱监测的高分辨成像系统,从而实现对赤潮海域的实时监测与治理。首先,根据调研海洋赤潮水体的特征光谱,分析和确定本文中多光谱成像的光谱通道。通过对比现有的光谱分光方式以及遥感成像手段,选定适用于机载多光谱成像的方案,同时具有适用于机载小型化、轻量化的特点。参考现有的机载平台系统制定了本文中要实现的技术指标,合理选择探测器件,考虑到包括像面照度等各方面因素的综合影响,确定了光学系统的焦距、视场角及F数等系统参数。其次,根据已论证的系统参数,通过选用双高斯结构为系统初始结构,采用ZEMAX软件完成对光学系统的设计。通过在结构中加入一对弯月透镜并通过寻找最佳非球面,提高系统的成像质量,使其满足指标要求。对设计好的光学系统进行了相关的像质评价,并对其进行了公差分析,在系统能够接受的范围内,给出合理的公差变量范围。最后,对光学系统的杂光辐射及像面成像照度进行了分析。通过建立系统的光机结构模型,在TracePro软件中对其进行杂光分析,对系统中会产生杂光的主要路径进行了抑制,为减少较大离轴角下的外辐射对成像的影响,设计了专用的遮光罩与挡光环,使成像不受杂光的影响。同时,根据已有的赤潮水体遥感数据,验证了其在系统选用的光谱段内成像效果良好。
二、用于遥感光谱探测的干涉成像光谱技术（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、用于遥感光谱探测的干涉成像光谱技术（论文提纲范文）
（1）基于多级阶梯微反射镜的傅里叶变换成像光谱仪红外图谱信息处理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文研究背景和意义 |
| 1.2 傅里叶变换成像光谱仪研究进展 |
| 1.3 傅里叶变换成像光谱仪图谱信息处理研究进展 |
| 1.3.1 通用类傅里叶变换成像光谱仪图谱信息处理技术 |
| 1.3.2 专用类傅里叶变换成像光谱仪图谱信息处理技术 |
| 1.4 论文主要内容和结构安排 |
| 1.4.1 论文工作的主要内容 |
| 1.4.2 论文的结构安排 |
| 第2章 基于多级阶梯微反射镜的IFTS原理 |
| 2.1 时间相干原理 |
| 2.1.1 单色光干涉 |
| 2.1.2 复色光干涉 |
| 2.2 傅里叶变换光谱学基础 |
| 2.2.1 Nyquist-Shannon采样定理 |
| 2.2.2 离散傅里叶变换 |
| 2.2.3 快速傅里叶变换 |
| 2.3 基于多级阶梯微反射镜的IFTS |
| 2.3.1 基于多级阶梯微反射镜的IFTS结构及工作原理 |
| 2.3.2 基于多级阶梯微反射镜的IFTS基本参数 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 基于多级阶梯微反射镜的IFTS图谱信息重建 |
| 3.1 基于多级阶梯微反射镜的IFTS图谱信息重建基本流程 |
| 3.2 场景图像重建 |
| 3.2.1 干涉图像单元提取 |
| 3.2.2 干涉图像单元拼接 |
| 3.2.3 场景图像融合 |
| 3.3 目标光谱重建 |
| 3.3.1 通用干涉数据处理 |
| 3.3.2 空域非均匀光程差采样校正 |
| 3.4 外场实验验证 |
| 3.4.1 外场成像实验平台搭建 |
| 3.4.2 外场实验结果:场景图像信息重建 |
| 3.4.3 外场实验结果:目标光谱信息重建 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 基于多级阶梯微反射镜的IFTS光谱辐射标定 |
| 4.1 干涉核心系统误差分析 |
| 4.1.1 倾斜误差 |
| 4.1.2 斜率误差 |
| 4.1.3 旋转误差 |
| 4.1.4 系统误差传递模型 |
| 4.2 光谱辐射标定 |
| 4.2.1 相对辐射标定 |
| 4.2.2 光谱波数标定 |
| 4.2.3 绝对辐射标定 |
| 4.3 光谱辐射标定实验 |
| 4.3.1 相对辐射标定实验 |
| 4.3.2 光谱波数标定实验 |
| 4.3.3 绝对辐射标定实验 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 基于多级阶梯微反射镜的IFTS性能评估 |
| 5.1 空间分辨率 |
| 5.1.1 SIFTS理论空间分辨率 |
| 5.1.2 SIFTS空间分辨率的实际测定 |
| 5.2 光谱分辨率 |
| 5.2.1 SIFTS理论光谱分辨率 |
| 5.2.2 SIFTS光谱分辨率的实际测定 |
| 5.3 信噪比 |
| 5.3.1 SIFTS理论干涉图信噪比 |
| 5.3.2 SIFTS理论光谱信噪比 |
| 5.3.3 SIFTS信噪比测量实验 |
| 5.4 定性识别及定量分析 |
| 5.4.1 定性识别 |
| 5.4.2 定量分析 |
| 5.5 小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 创新 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）高光谱成像激光雷达光纤阵列焦面分光技术（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状与存在的问题 |
| 1.2.1 国内外研究进展 |
| 1.2.2 存在的问题与不足 |
| 1.3 高光谱成像激光雷达的应用领域 |
| 1.4 论文内容和章节安排 |
| 1.4.1 论文的研究内容 |
| 1.4.2 论文框架 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 高光谱成像激光雷达的基本原理和关键技术 |
| 2.1 高光谱成像激光雷达的基本原理和技术参数 |
| 2.1.1 高光谱激光雷达系统的组成和探测原理 |
| 2.1.2 高光谱成像激光雷达的主要技术参数 |
| 2.2 高光谱成像激光雷达的成像系统 |
| 2.2.1 扫描式的光机成像系统 |
| 2.2.2 推扫式成像系统 |
| 2.2.3 凝视式的成像系统 |
| 2.3 高光谱成像激光雷达系统的分光技术 |
| 2.3.1 色散型光学分光技术 |
| 2.3.2 干涉型光学傅立叶分光技术 |
| 2.3.3 滤光片型光学分光技术 |
| 2.4 高光谱成像激光雷达方程 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于光纤阵列焦面分光的雷达系统设计 |
| 3.1 雷达成像系统的参数设计和模型仿真 |
| 3.1.1 高光谱激光雷达仿真输入参数 |
| 3.1.2 高光谱激光雷达仿真结果分析 |
| 3.2 高光谱成像激光雷达焦面分光系统的设计 |
| 3.2.1 焦面分光系统的基本原理 |
| 3.2.2 焦面分光系统的设计 |
| 3.2.2.1 接收望远镜的设计 |
| 3.2.2.2 光栅光谱仪 |
| 3.2.2.3 微透镜-光纤阵列的设计 |
| 3.3 焦面分光系统的参考光信号 |
| 3.4 系统背景光的抑制 |
| 3.4.1 窄视场接收 |
| 3.4.2 数值孔径匹配 |
| 3.4.3 内部杂散光抑制 |
| 3.5 系统的安装调试 |
| 3.6 系统光学透过率 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 高光谱成像激光雷达的扫描方式 |
| 4.1 雷达系统的扫描方式 |
| 4.2 多面体转镜扫描 |
| 4.3 振镜扫描 |
| 4.4 圆锥扫描 |
| 4.5 本章小节 |
| 第5章 高光谱成像激光雷达接收系统的标定 |
| 5.1 雷达接收系统的光谱标定 |
| 5.1.1 光谱标定的原理与实验准备 |
| 5.1.2 光谱标定的结果与分析 |
| 5.2 雷达接收系统在实验室的辐射标定 |
| 5.2.1 辐射标定的原理与实验准备 |
| 5.2.2 辐射标定的结果与分析 |
| 5.3 雷达接收系统在外场试验时的辐射标定 |
| 5.4 不确定度分析 |
| 5.5 本章小节 |
| 第6章 高光谱成像激光雷达接收系统的性能测试 |
| 6.1 高光谱成像激光雷达接收系统 |
| 6.2 外场试验的测试环境和设备 |
| 6.2.1 测试环境和设备的调试 |
| 6.2.2 雷达系统的探测和同步采集 |
| 6.3 雷达系统的光谱探测性能 |
| 6.4 雷达系统的距离精度测试 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 论文的总结 |
| 7.2 主要研究工作和创新点 |
| 7.3 下一步的工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（3）高光谱成像遥感载荷技术的现状与发展（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 机载高光谱成像仪器的发展 |
| 3 星载高光谱成像仪器的发展 |
| 4 可调谐高光谱成像技术 |
| 5 结语 |
（4）消像差凸面全息光栅成像光谱系统建模与一体化设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.2 凸面光栅成像光谱仪的研究现状 |
| 1.2.1 凸面光栅成像光谱仪的应用 |
| 1.2.2 凸面光栅成像光谱仪的研究进展 |
| 1.3 论文的主要研究内容与结构安排 |
| 1.3.1 论文的主要研究内容 |
| 1.3.2 论文的结构安排 |
| 第2章 成像光谱系统的设计理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 成像光谱仪的原理 |
| 2.2.1 成像光谱仪的工作原理 |
| 2.2.2 成像光谱仪的分类 |
| 2.2.3 成像光谱仪的基本性能参数 |
| 2.3 同心成像光学系统的理论基础 |
| 2.4 同心成像光谱系统的像差特性 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 凸面全息光栅成像光谱系统建模及像差分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 衍射光栅设计的基本原理 |
| 3.2.1 费马原理及其应用符号法则 |
| 3.2.2 光线追迹 |
| 3.2.3 衍射光栅的光程函数 |
| 3.3 凸面全息光栅成像光谱系统的像差理论 |
| 3.3.1 光线追迹 |
| 3.3.2 光学系统的像差分析 |
| 3.3.3 理论模型的性能评估 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于几何像差理论模型的优化设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 凸面光栅成像光谱系统结构参数的确定 |
| 4.2.1 凸面光栅的参数计算 |
| 4.2.2 狭缝参数的选择 |
| 4.2.3 光学系统结构参数的确定 |
| 4.3 基于变间距凸面光栅的成像光谱系统的消像散设计 |
| 4.3.1 变间距凸面光栅的设计背景 |
| 4.3.2 聚焦条件分析 |
| 4.3.3 成像光谱系统的设计结果 |
| 4.3.4 成像光谱系统评价 |
| 4.4 前置望远系统的设计 |
| 4.4.1 前置望远系统参数的确定 |
| 4.4.2 前置望远系统的结构选型与优化设计 |
| 4.5 消像差凸面光栅成像光谱仪光学系统设计 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 消像差凸面全息光栅的曝光系统设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 消像差凸面全息光栅的曝光光路 |
| 5.3 消像差凸面全息光栅曝光系统的优化设计 |
| 5.3.1 设计思路 |
| 5.3.2 优化函数 |
| 5.3.3 遗传算法及应用 |
| 5.3.4 优化设计实例 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.2 创新之处 |
| 6.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（5）基于红外高光谱数据的对流层风场探测方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 风场反演研究现状 |
| 1.2.1 风场探测手段 |
| 1.2.2 风场探测发展趋势 |
| 1.3 红外高光谱大气观测对风场测量的作用 |
| 1.3.1 红外高光谱大气观测风场反演概念 |
| 1.3.2 HIRAS及同类星载红外高光谱探测仪概况 |
| 1.4 论文主要研究内容及结构安排 |
| 第2章 红外高光谱探测和遥感基本原理 |
| 2.1 红外高光谱仪器探测原理 |
| 2.1.1 典型傅里叶变换光谱仪结构及分光原理 |
| 2.1.2 HIRAS光学系统及分光原理 |
| 2.1.3 实际干涉图数据获取 |
| 2.2 星载红外高光谱仪器数据处理 |
| 2.2.1 干涉图反演光谱信息的数据处理流程 |
| 2.2.2 数据处理过程的部分重要环节 |
| 2.3 红外高光谱卫星数据遥感原理 |
| 2.3.1 大气成分红外吸收带及大气分层结构 |
| 2.3.2 大气红外辐射传输基本原理 |
| 2.3.3 反演方法原理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于交叉比对方法评估HIRAS辐射定标性能研究 |
| 3.1 交叉比对方法应用概况 |
| 3.2 红外高光谱辐射数据集 |
| 3.2.1 FY3D/HIRAS L1 级产品 |
| 3.2.2 MetOp-A/IASI、MetOp-B/IASI L1C级产品 |
| 3.2.3 Suomi NPP/CrIS L1 级产品 |
| 3.2.4 数据实际应用中的切趾处理 |
| 3.3 HIRAS交叉比对算法 |
| 3.3.1 比对流程 |
| 3.3.2 数据匹配 |
| 3.3.3 光谱匹配 |
| 3.4 交叉比对实验及结果 |
| 3.4.1 比对样本分布 |
| 3.4.2 光谱辐射数据偏差评估 |
| 3.4.3 偏差监测情况 |
| 3.4.4 比对结果的一致性分析结论 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于HIRAS资料反演温湿度廓线 |
| 4.1 大气辐射传输正演模型 |
| 4.1.1 LBLRTM |
| 4.1.2 RTTOV |
| 4.2 反演系统构建 |
| 4.2.1 目标函数及迭代求解 |
| 4.2.2 反演流程及参数配置 |
| 4.3 HIRAS红外高光谱数据反演温湿度廓线 |
| 4.3.1 数据选择 |
| 4.3.2 精度评估方法 |
| 4.3.3 温度廓线反演结果 |
| 4.3.4 湿度廓线反演结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于红外高光谱数据的风场反演研究 |
| 5.1 风场反演算法介绍 |
| 5.1.1 算法基本流程 |
| 5.1.2 数据预处理 |
| 5.1.3 目标追踪与高度分配 |
| 5.1.4 质量控制和风场精度验证 |
| 5.2 FY3D/HIRAS与 Suomi NPP/CrIS风场测量可行性研究 |
| 5.2.1 数据选择 |
| 5.2.2 数据图像预处理 |
| 5.2.3 风速计算 |
| 5.2.4 初步实验分析 |
| 5.3 FY3D/HIRAS与 NOAA20/CrIS红外高光谱数据水汽通道测风 |
| 5.3.1 数据交叉匹配 |
| 5.3.2 数据预处理 |
| 5.3.3 风速计算结果分析验证 |
| 5.3.4 跨平台测风小结 |
| 5.4 红外高光谱仪器测风体系 |
| 5.4.1 测风体系概念 |
| 5.4.2 红外高光谱测风仪器关键参数 |
| 5.4.3 灵敏度分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（6）基于光子晶体阵列的高光谱成像机理与分类方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 机器视觉感知 |
| 1.1.2 高光谱视觉检测技术 |
| 1.1.3 高光谱视觉感知行业应用需求 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 高光谱视觉成像与检测技术 |
| 1.2.2 遥感高光谱成像设备的研究 |
| 1.2.3 小型高光谱成像系统研究现状 |
| 1.2.4 高光谱视觉检测算法研究现状 |
| 1.3 高光谱视觉检测所面临的挑战 |
| 1.4 主要研究内容与论文结构 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 章节安排 |
| 第2章 小型快照式高光谱成像系统设计 |
| 2.1 高光谱图像的特点 |
| 2.2 高光谱成像与分光技术 |
| 2.2.1 高光谱成像技术 |
| 2.2.2 高光谱成像设备分光方法 |
| 2.3 小型快照式高光谱成像系统 |
| 2.3.1 工作原理 |
| 2.3.2 系统设计方案 |
| 2.3.3 装置结构设计 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于光子晶体滤波的光谱感知技术 |
| 3.1 光子晶体光谱传感器 |
| 3.1.1 光子晶体结构特点 |
| 3.1.2 光子晶体光谱传感器结构 |
| 3.2 光子晶体光谱感知原理 |
| 3.2.1 光谱感知理论 |
| 3.2.2 基于光子晶体窄带滤波的光谱感知 |
| 3.2.3 基于宽带滤波和压缩感知理论的光谱感知 |
| 3.3 光谱感知实验 |
| 3.3.1 实验原理 |
| 3.3.2 实验结果与讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于周期性孔阵列的光子晶体传输特性及调控 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 理论方法 |
| 4.2.1 时域有限差分方法 |
| 4.2.2 耦合模理论方法 |
| 4.2.3 模拟仿真软件 |
| 4.3 具有环形孔阵列的光子晶体板的BICs特性与调控 |
| 4.3.1 结构模型 |
| 4.3.2 结果与讨论 |
| 4.4 具有双周期矩形孔阵列的光子晶体板的BICs特性与调控 |
| 4.4.1 结构模型 |
| 4.4.2 结果与讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于金纳米阵列的光子晶体光传输特性及调控 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 理论方法 |
| 5.3 金纳米线二聚体阵列结构的光传输特性 |
| 5.3.1 结构模型 |
| 5.3.2 结果与讨论 |
| 5.4 金纳米棒三聚体阵列结构的光传输特性 |
| 5.4.1 结构模型 |
| 5.4.2 结果与讨论 |
| 5.5 金属/电介质复合阵列结构的光传输特性 |
| 5.5.1 结构模型 |
| 5.5.2 结果与讨论 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 基于光子晶体滤波和压缩感知理论的高光谱图像重建 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 基于压缩感知理论的光谱采样方法 |
| 6.2.1 光子晶体结构设计 |
| 6.2.2 压缩感知理论 |
| 6.2.3 算法性能分析 |
| 6.3 光谱重建实验方案 |
| 6.4 实验结果与讨论 |
| 6.4.1 窄带光谱重建实验 |
| 6.4.2 真实光谱重建实验 |
| 6.4.3 高光谱图像重建实验 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 基于光谱维边缘保持滤波的高光谱图像分类 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 光谱维边缘保持滤波器 |
| 7.2.1 联合双边带滤波器 |
| 7.2.2 光谱维联合双边带滤波器 |
| 7.2.3 引导图像 |
| 7.3 高光谱图像分类实验方案 |
| 7.3.1 问题描述 |
| 7.3.2 实验方案 |
| 7.4 高光谱图像分类结果与讨论 |
| 7.4.1 参数分析 |
| 7.4.2 实验结果比较 |
| 7.4.3 真实高光谱图像分类实验 |
| 7.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 1 主要工作及创新 |
| 2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录 A 攻读博士学位期间发表论文和参加科研情况 |
| 致谢 |
（7）机载高光谱成像仪光谱定标关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 研究背景与意义 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 高光谱成像仪的发展及其光谱定标技术的国内外研究现状 |
| 1.2.1 高光谱成像仪实验室光谱定标技术研究现状 |
| 1.2.2 高光谱成像仪在轨光谱定标技术研究现状 |
| 1.3 高光谱成像仪光谱定标关键技术概述 |
| 1.4 研究意义和主要研究内容 |
| 第2章 机载高光谱成像仪光谱定标的物理基础 |
| 2.1 机载高光谱成像仪的总体技术 |
| 2.1.1 高光谱成像仪的分光原理 |
| 2.1.2 高光谱成像仪的成像技术 |
| 2.1.3 典型高光谱成像仪的系统结构分解及其指标参数 |
| 2.2 机载高光谱成像仪光谱标定的物理原理和主要内容 |
| 2.2.1 高光谱成像仪光谱定标的物理原理 |
| 2.2.2 高光谱成像仪光谱定标的主要内容 |
| 2.3 高光谱成像仪光谱标定方法及关键技术分析 |
| 2.3.1 实验室光谱定标方法及关键技术分析 |
| 2.3.2 在轨光谱定标方法及关键技术分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 机载成像光谱仪实验室光谱定标关键技术研究 |
| 3.1 成像光谱仪的实验室光谱定标方法简述及主要问题 |
| 3.2 基于水汽吸收特征的实验室光谱定标方法 |
| 3.3 实验室光谱定标结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 机载高光谱成像仪机上光谱定标关键技术研究 |
| 4.1 对地观测载荷的成像过程及大气辐射传输机理 |
| 4.2 高光谱成像仪机上光谱定标原理及算法 |
| 4.2.1 辐射传输系数的测量方法 |
| 4.2.2 机上光谱图像的非均匀性校正对机上光谱定标的必要性 |
| 4.2.3 太阳直射经纬度的计算方法 |
| 4.3 大气下垫面背景对机上光谱定标结果影响的修正 |
| 4.3.1 BP神经网络的概述 |
| 4.3.2 基于BP神经网络的大气下垫面背景对机上光谱定标结果影响效应的剔除 |
| 4.3.3 机上光谱定标方法的有效性和不确定度分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 主要研究成果 |
| 5.2 论文的创新性体现 |
| 5.3 未来的研究方向 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（8）空间外差成像光谱仪图谱重构算法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 研究背景及意义 |
| §1.2 国内外发展现状 |
| §1.2.1 干涉成像光谱技术的发展与应用现状 |
| §1.2.2 空间外差光谱技术的发展与应用现状 |
| §1.3 论文的主要内容 |
| §1.3.1 研究内容与研究方案 |
| §1.3.2 章节安排 |
| 第二章 空间外差扫描成像光谱技术 |
| §2.1 干涉光谱理论 |
| §2.2 空间外差光谱技术 |
| §2.2.1 空间外差实现原理 |
| §2.2.2 空间外差光谱基本理论 |
| §2.2.3 空间外差光谱技术的特点 |
| §2.2.4 空间外差光谱仪分类 |
| §2.3 空间外差扫描成像技术 |
| §2.3.1 扫描成像方式分类 |
| §2.3.2 扫描成像原理 |
| §2.3.3 系统光程差分析 |
| §2.4 本章小结 |
| 第三章 空间外差扫描成像模拟仿真 |
| §3.1基于MATLAB软件仿真实例 |
| §3.1.1 空间外差光谱仪仿真参数计算 |
| §3.1.2 二维仿真干涉图 |
| §3.1.3 光谱图复原 |
| §3.2 ZEMAX建模与仿真 |
| §3.2.1 ZEMAX软件简介 |
| §3.2.2 系统设计 |
| §3.2.3 空间外差扫描成像仿真实验 |
| §3.3 本章小结 |
| 第四章 空间外差扫描成像图谱重构算法 |
| §4.1 图谱重构算法的基本步骤 |
| §4.2 干涉图像序列数据预处理 |
| §4.2.1 原始干涉图像 |
| §4.2.2 图像暗电流校正 |
| §4.3 干涉图像配准 |
| §4.4 点干涉图重采样 |
| §4.5 完整干涉图数据处理 |
| §4.5.1 干涉图去基线 |
| §4.5.2 干涉图切趾 |
| §4.5.3 干涉图相位校正 |
| §4.5.4 干涉图旋滤波 |
| §4.6 光谱复原 |
| §4.6.1 傅里叶变换处理 |
| §4.6.2 光谱定标 |
| §4.7 图谱数据立方体 |
| §4.8 本章小结 |
| 第五章 空间外差扫描成像图谱重构实验及误差分析 |
| §5.1 空间外差扫描成像实验平台 |
| §5.1.1 高精度位移扫描平台 |
| §5.1.2 空间外差光谱仪 |
| §5.2 空间外差扫描成像实验 |
| §5.2.1 钾灯光源实验 |
| §5.2.2 氙灯光源实验 |
| §5.2.3 钨丝灯光源实验 |
| §5.3 实测图谱数据立方体 |
| §5.4 图谱重构算法中的误差分析 |
| §5.4.1 扫描平台位移误差 |
| §5.4.2 CCD噪声 |
| §5.5 图谱重构算法图形化操作界面设计 |
| §5.6 本章小结 |
| 总结与展望 |
| §6.1 总结 |
| §6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者在攻读硕士期间的主要研究成果 |
（9）面向海洋探测与食品检测的高光谱成像技术研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光谱成像技术介绍 |
| 1.2.1 点扫型光谱成像技术 |
| 1.2.2 推扫型光谱成像技术 |
| 1.2.3 凝视型光谱成像技术 |
| 1.3 推扫型高光谱成像技术研究进展及应用 |
| 1.3.1 推扫型高光谱成像技术研究进展概述 |
| 1.3.2 推扫型高光谱成像技术在海洋探测中的应用 |
| 1.3.3 推扫型高光谱成像技术在食品检测中的应用 |
| 1.4 基于智能手机的光谱技术及其研究进展 |
| 1.5 本论文的主要研究内容与创新点 |
| 1.5.1 本论文的主要研究内容和章节安排 |
| 1.5.2 本论文的主要创新点 |
| 2 面向海洋探测的小型化推扫型高光谱成像系统 |
| 2.1 推扫型成像光谱仪设计仿真与搭建 |
| 2.1.1 系统理论基础及设计 |
| 2.1.2 仿真与搭建 |
| 2.2 推扫型成像光谱仪的搭建与系统测试 |
| 2.2.1 系统波长定标 |
| 2.2.2 系统的光谱准确性与成像测试 |
| 2.3 双工作模式的水下高光谱成像系统及中继模块的防水封装与测试 |
| 2.4 实验室水箱模拟实验 |
| 2.4.1 工作在反射模式的藻类和海洋垃圾识别 |
| 2.4.2 工作在荧光模式的浒苔分布探测 |
| 2.5 船载高光谱遥感实验 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 基于视场扫描的双模高光谱成像系统及其应用 |
| 3.1 基于视场扫描的双模高光谱成像系统介绍 |
| 3.2 基于双模高光谱成像系统的手部血氧检测 |
| 3.2.1 系统空间一致性验证与成像测试 |
| 3.2.2 人体手部血氧光谱特性研究及实验结果分析 |
| 3.3 显微双模高光谱成像系统及其在海洋生物检测中的应用 |
| 3.3.1 显微双模高光谱系统介绍 |
| 3.3.2 系统空间分辨率及成像测试 |
| 3.3.3 藻类等海洋生物显微高光谱成像及结果分析 |
| 3.4 基于传像光纤的高光谱内窥系统 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 面向食品检测的智能手机便携式高光谱成像系统 |
| 4.1 基于智能手机的便携式高光谱成像系统介绍 |
| 4.2 基于消费级云台的转动扫描遥感实验 |
| 4.3 肉类新鲜度的快速无损监控 |
| 4.3.1 前言 |
| 4.3.2 实验样品准备及新鲜度测试方法 |
| 4.3.3 光谱数据的提取与建模 |
| 4.3.4 实验结果与分析 |
| 4.4 基于智能手机相机的光谱成像 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 总结和展望 |
| 5.1 本论文工作内容的总结 |
| 5.2 对后续工作的展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
（10）一种用于海洋赤潮监测的多光谱高分辨相机设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 海洋赤潮现象概括 |
| 1.2 赤潮光谱监测方式 |
| 1.3 多光谱遥感成像 |
| 1.3.1 国内外现状 |
| 1.3.2 赤潮航空多光谱遥感监测优势 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 赤潮航空多光谱遥感监测方案论证 |
| 2.1 赤潮水体光谱特性分析 |
| 2.2 多光谱成像技术分析 |
| 2.2.1 色散型光谱成像 |
| 2.2.2 干涉型光谱成像 |
| 2.2.3 滤光片型光谱成像 |
| 2.2.4 计算光谱成像 |
| 2.3 信息获取方式 |
| 2.4 光学系统总体方案论证 |
| 2.4.1 性能要求 |
| 2.4.2 结构形式分析 |
| 2.4.3 探测器选择 |
| 2.4.4 光学系统参数设定 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 光学系统设计与评价 |
| 3.1 光学系统设计 |
| 3.2 滤光片阵列设计 |
| 3.3 像质评价 |
| 3.4 公差分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 杂散光与像面照度分析 |
| 4.1 杂散光形成机理 |
| 4.2 系统杂光水平评价方法 |
| 4.3 系统杂散光分析 |
| 4.4 杂光抑制措施 |
| 4.5 杂光抑制措施验证 |
| 4.6 多光谱相机像面照度仿真 |
| 4.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
四、用于遥感光谱探测的干涉成像光谱技术（论文参考文献）
- [1]基于多级阶梯微反射镜的傅里叶变换成像光谱仪红外图谱信息处理研究[D]. 赵百轩. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2021(01)
- [2]高光谱成像激光雷达光纤阵列焦面分光技术[D]. 钱立勇. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [3]高光谱成像遥感载荷技术的现状与发展[J]. 刘银年. 遥感学报, 2021(01)
- [4]消像差凸面全息光栅成像光谱系统建模与一体化设计[D]. 赵美红. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2021(03)
- [5]基于红外高光谱数据的对流层风场探测方法研究[D]. 杨天杭. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2020(03)
- [6]基于光子晶体阵列的高光谱成像机理与分类方法研究[D]. 李志坚. 湖南大学, 2020
- [7]机载高光谱成像仪光谱定标关键技术研究[D]. 刘洪麟. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2020(03)
- [8]空间外差成像光谱仪图谱重构算法研究[D]. 史新政. 桂林电子科技大学, 2020(02)
- [9]面向海洋探测与食品检测的高光谱成像技术研究[D]. 姚辛励. 浙江大学, 2020(02)
- [10]一种用于海洋赤潮监测的多光谱高分辨相机设计[D]. 赵峰. 哈尔滨工业大学, 2019(02)