一种干涉型光谱仪边缘光谱响应衰减补偿方法技术

本发明专利技术涉及一种干涉型光谱仪边缘光谱响应衰减补偿方法。造成干涉型光谱仪边缘光谱响应衰减的原因是光谱仪输入光谱被快速截断，导致边缘光谱响应较弱，本方法通过模拟仿真方法，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。

【技术实现步骤摘要】
一种干涉型光谱仪边缘光谱响应衰减补偿方法
本专利技术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。
技术介绍
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。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。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种解决
技术介绍
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。本专利技术的技术解决方案是：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：(1)对干涉型光谱仪采集的干涉数据I(i)进行切趾处理，获得切趾后的干涉数据IT(i)；(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)；(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Inew(i)；(4)对新的干涉数据Inew(i)进行切趾处理，获得切趾后的干涉数据ITnew(i)；(5)对切趾后的干涉数据ITnew(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。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：式中：l为相干光束的光程差；IT(l)为切趾后的干涉数据；FT为傅立叶变换；B(v)为干涉型光谱仪光谱数据。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：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vmax的光谱数据B(vmax)和相位误差phase(vmax)，最小波数点vmin的光谱数据B(vmin)和相位误差phase(vmin)。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vmax的光谱数据B(vmax)和最大波数点vmax的相位误差数据phase(vmax)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(l)；采用最小波数点vmin的光谱数据B(vmin)和最小波数点vmin的相位误差数据phase(vmin)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(l)；具体公式如下：式中：l为相干光束的光程差；v为波数；I(l)为干涉型光谱仪干涉数据；B(v)为干涉型光谱仪光谱数据；为模拟生成短波段干涉数据的最大波数值；为模拟生成长波段干涉数据的最小波数值。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(l)和长波段干涉数据Il(l)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:Inew(i)＝I(i)+Is(i)+Il(i)i为离散采样后的干涉数据序号；Inew(i)为叠加后的干涉数据。进一步地，对切趾后的干涉数据ITnew(i)进行光谱复原为对ITnew(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phasenew(v)：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。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。本专利技术与现有技术相比有益效果为：(1)本专利技术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。(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。(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。附图说明图1为本专利技术的流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细描述：(1)切趾处理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：IT(i)＝I(i)*T(i)(1)i为干涉数据序号；IT(i)为切趾后的干涉数据信息。(2)光谱复原与求解相位误差信息1)光谱复原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。式中：l为相干光束的光程差；IT(l)为切趾后的干涉数据；FT傅立叶变换；B(v)为干涉型光谱仪光谱数据。2)计算相位误差信息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：3)插值处理根据B(v)和phase(v)，插值得到干涉型光谱仪最大波数vmax，最小波数vmin的光谱数据B(vmax)，B(vmin)和相位误差信息phase(vmax)，phase(vmin)。(3)仿真干涉数据，进行光谱边缘补偿1)仿真模拟由于无法获取光谱范围之外的光谱数据和相位误差信息数据，但光谱和相位误差信息具有一定连续性，光谱边缘补偿采用最大波数点光谱B(vmax)和最大波数点相位误差phase(vmax)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(l)，模拟短波干涉数据时，应避免出现光谱混叠；采用最小波数点光谱B(vmin)和最小波数点相位误差phase(vmin)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(l)。模拟干涉数据生成公式如下：式中：l为相干光束的光程差v为波数；I(l)为干涉型光谱仪干涉数据；B(v)为干涉型光谱仪光谱数据。式中：为模拟生成短波段干涉数据的最大波数值,其中为模拟生成长波段干涉数据的最小波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种干涉型光谱仪边缘光谱响应衰减补偿方法，其特征在于包括如下步骤：(1)对干涉型光谱仪采集的干涉数据I(i)进行切趾处理，获得切趾后的干涉数据IT(i)；(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)；(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Inew(i)；(4)对新的干涉数据Inew(i)进行切趾处理，获得切趾后的干涉数据ITnew(i)；(5)对切趾后的干涉数据ITnew(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。

【技术特征摘要】
1.一种干涉型光谱仪边缘光谱响应衰减补偿方法，其特征在于包括如下步骤：(1)对干涉型光谱仪采集的干涉数据I(i)进行切趾处理，获得切趾后的干涉数据IT(i)；(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)；(3)对长波段、短波段分别进行光谱边缘补偿，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Inew(i)；(4)对新的干涉数据Inew(i)进行切趾处理，获得切趾后的干涉数据ITnew(i)；(5)对切趾后的干涉数据ITnew(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；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vmax的光谱数据B(vmax)和最大波数点vmax的相位误差数据phase(vmax)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(l)；采用最小波数点vmin的光谱数据B(vmin)和最小波数点vmin的相位误差数据phase(vmin)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(l)；具体公式如下：式中：l为相干光束的光程差；v为波数；为模拟生成短波段干涉数据的最大波数值；为模拟生成长波段干涉数据的最小波数值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(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：式中：l为相干光束的光程差；IT(l)为切趾后的干涉数据；FT为傅立叶变换；B(v)为干涉型光谱仪光谱数据。3.根据权利要求2所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：林军，宋超宇，喻文勇，李运伟，邵俊，
申请(专利权)人：中国资源卫星应用中心，
类型：发明
国别省市：北京;11