推扫式成像光谱仪的波长定标方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种推扫式成像光谱仪的波长定标方法，包括以下步骤：采用连续已知波长的单色光在所述待定标成像光谱仪上进行波长的扫描；计算并记录波长扫描过程中各个不同波长所落在待定标推扫式成像光谱仪探测器的不同像元位置；对多个相邻波长与相应的像元位置进行拟合，得到每个光谱通道的中心波长。本发明专利技术有效避免了推扫式成像光谱仪传统波长扫描定标方法中由于光斑能量变动所带来的定标过程繁琐以及后续数据处理困难的问题，有效提高了推扫式成像光谱仪的定标准确度和效率。

Wavelength calibration method and system for a push scan imaging spectrometer

\u672c\u53d1\u660e\u516c\u5f00\u4e86\u4e00\u79cd\u63a8\u626b\u5f0f\u6210\u50cf\u5149\u8c31\u4eea\u7684\u6ce2\u957f\u5b9a\u6807\u65b9\u6cd5\uff0c\u5305\u62ec\u4ee5\u4e0b\u6b65\u9aa4\uff1a\u91c7\u7528\u8fde\u7eed\u5df2\u77e5\u6ce2\u957f\u7684\u5355\u8272\u5149\u5728\u6240\u8ff0\u5f85\u5b9a\u6807\u6210\u50cf\u5149\u8c31\u4eea\u4e0a\u8fdb\u884c\u6ce2\u957f\u7684\u626b\u63cf\uff1b\u8ba1\u7b97\u5e76\u8bb0\u5f55\u6ce2\u957f\u626b\u63cf\u8fc7\u7a0b\u4e2d\u5404\u4e2a\u4e0d\u540c\u6ce2\u957f\u6240\u843d\u5728\u5f85\u5b9a\u6807\u63a8\u626b\u5f0f\u6210\u50cf\u5149\u8c31\u4eea\u63a2\u6d4b\u5668\u7684\u4e0d\u540c\u50cf\u5143\u4f4d\u7f6e\uff1b\u5bf9\u591a\u4e2a\u76f8\u90bb\u6ce2\u957f\u4e0e\u76f8\u5e94\u7684\u50cf\u5143\u4f4d\u7f6e\u8fdb\u884c\u62df\u5408\uff0c\u5f97\u5230\u6bcf\u4e2a\u5149\u8c31\u901a\u9053\u7684\u4e2d\u5fc3\u6ce2\u957f\u3002 The invention effectively avoids the problem of complicated calibration process and difficulty in subsequent data processing in the traditional wavelength scanning calibration method of push broom imaging spectrometer, and effectively improves the accuracy and efficiency of the push broom imaging spectrometer.

【技术实现步骤摘要】
推扫式成像光谱仪的波长定标方法及系统
本专利技术涉及光谱定标
，特别涉及一种推扫式成像光谱仪的波长定标方法及系统。
技术介绍
成像光谱仪的光谱定标方法为波长扫描法，这种方法是通过记录不同波长以及对应波长在某一像元处的DN值，再利用对波长和光斑能量进行高斯拟合，计算出特定像元处响应值最高的波长为该像元处的中心波长，在对某一像元进行定标时要保证所要记录的光斑测试条件相同，即光源电压不变、积分时间不变等，否则会造成光斑能量突变，导致最终拟合数据不能用、定标结果不准。但是在定标过程中由于待定标的成像光谱仪相机对不同波长响应不同、单色仪出射不同波长的强度不同、光源的不同波长辐射能量不同以及光学系统对于不同波长的透过率不同等多种原因，导致在光谱定标的过程中，不同波长的光斑能量不一致，从而造成在定标过程中要不断地调整积分时间以及光源电压等措施以保证各个波长的光斑能量不至于过高或过低，这样就要在定标过程中记录调整光斑能量的位置，以便在定标数据后续处理过程中对相应的位置进行修正，而修正的方法通常为对改变能量的位置在调整好光斑能量后进行重新测量，这样，传统的波长定标方法光斑能量的调整对定标数据的后续处理造成了很大的干扰导致错误的发生，且在重新测量过程中，也不能保证没有光斑能量的变动，从而降低定标结果的准确度。
技术实现思路
考虑到上述技术的局限，本专利技术一种推扫式成像光谱仪的波长定标方法。本专利技术提供的技术方案是，提供一种推扫式成像光谱仪的波长定标方法，包括以下步骤：采用连续已知波长的单色光在所述待定标成像光谱仪上进行波长的扫描；计算并记录波长扫描过程中各个不同波长所落在待定标推扫式成像光谱仪探测器的不同像元位置；对多个相邻波长与相应的像元位置进行拟合，得到每个光谱通道的中心波长。一些实施例中，采用连续已知波长的单色光在所述待定标成像光谱仪上进行波长的扫描的步骤包括：已知波长的单色光经过待测成像光谱以后落在成像光谱仪探测器上，波长扫描方向为光谱维，与其垂直的方向为空间维，选定一个空间维，对该空间维进行波长扫描，所出射的各个波长的光斑都落在成像光谱仪探测器的相应位置上。一些实施例中，计算波长扫描过程中各个不同波长所落在待定标成像光谱仪探测器的不同像元位置的步骤包括：在所述待定标推扫式成像光谱仪的光谱维方向上利用质心公式计算出各个波长光斑在探测器上的像元位置。一些实施例中，对相邻多个波长与相应的像元位置进行拟合，得到每个光谱通道的中心波长的步骤包括：选取待定标的光谱通道，利用已记录的多个相邻的波长与相应的像元位置进行多项式拟合，得到每个待定标的光谱通道的中心波长。一些实施例中，对多个相邻波长与相应的像元位置进行拟合，得到每个光谱通道的中心波长的步骤中，所述多个相邻波长为连续的多个波长。相应地，本专利技术还提供一种推扫式成像光谱仪的波长定标系统，包括以下模块：波长扫描模块，用于采用多个已知波长的单色光在所述待定标成像光谱仪上进行波长的扫描；像元位置计算及存储模块，用于计算并记录波长扫描过程中各个不同波长所落在待定标推扫式成像光谱仪探测器的不同像元位置；定标模块，用于对多个相邻波长与相应的像元位置进行拟合，得到每个光谱通道的中心波长。一些实施例中，所述波长扫描模块进行波长扫描的具体过程为：波长扫描模块的已知波长的单色光经过待测成像光谱以后落在成像光谱仪探测器上，波长扫描方向为光谱维，与其垂直的方向为空间维，选定一个空间维，对该空间维进行波长扫描，所出射的各个波长的光斑都落在成像光谱仪探测器的相应位置上。一些实施例中，所述像元位置计算及存储模块进行像元计算的具体过程为：在所述待定标推扫式成像光谱仪的光谱维方向上利用质心公式计算出各个波长光斑在探测器上的像元位置。一些实施例中，所述定标模块对多个相邻波长与相应的像元位置进行拟合，得到每个光谱通道的中心波长的具体过程包括：选取待定标的光谱通道，利用已记录的多个相邻的波长与相应的像元位置进行多项式拟合，得到每个待定标的光谱通道的中心波长。一些实施例中，所述多个相邻波长为连续的多个波长。与现有技术相比，本专利技术通过计算不同波长落在待定标成像光谱仪的探测器上的位置，拟合出成像光谱仪各个光谱通道的中心波长，完成对成像光谱仪的波长定标，这种方法有效避免了在定标过程中由于光斑能量的变化导致定标不准的情况发生，显著提高了成像光谱仪的波长定标效率的有益效果。附图说明图1为本专利技术推扫式成像光谱仪的波长定标方法的流程图；图2为本专利技术一个实施例中推扫式成像光谱仪的波长定标系统所出射的特定波长的光斑落在成像光谱仪探测器的相应位置上的示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，而不构成对本专利技术的限制。专利技术的原理是：利用波长扫描的方法对推扫式成像光谱仪进行波长定标过程中，通过波长与位置的关系进行波长标定。波长标定过程为：已知波长的单色光经过待测成像光谱以后落在成像光谱仪探测器上，波长扫描方向为光谱维，与其垂直的方向为空间维，选定一个空间维，对该空间维进行波长扫描，推扫式成像光谱仪的波长定标系统所出射的各个波长的光斑都落在成像光谱仪探测器的相应位置上。波长位置是利用质心公式计算得出。在波长扫描过程中，记录波长和相应位置，然后对定标数据处理时，选取待定标的光谱通道相邻的多个波长进行位置拟合，从而得到该光谱通道的中心波长。首先参考图1，为本专利技术一种推扫式成像光谱仪的波长定标方法的流程图。具体包括以下步骤：采用连续已知波长的单色光在待定标成像光谱仪上进行波长的扫描。具体地，已知波长的单色光经过待测成像光谱以后落在成像光谱仪探测器上，波长扫描方向为光谱维，与其垂直的方向为空间维，选定一个空间维，对该空间维进行波长扫描，所出射的各个波长的光斑都落在成像光谱仪探测器的相应位置上。计算并记录波长扫描过程中各个不同波长所落在待定标推扫式成像光谱仪探测器的不同像元位置。在待定标推扫式成像光谱仪的光谱维方向上利用质心公式计算出各个波长光斑在探测器上的像元位置。对多个相邻波长与相应的像元位置进行拟合，得到每个光谱通道的中心波长。选取待定标的光谱通道，利用已记录的多个相邻的波长与相应的像元位置进行多项式拟合，得到每个待定标的光谱通道的中心波长，多个相邻波长为连续的多个波长。本专利技术的推扫式成像光谱仪的波长定标方法，对定标过程中光斑能量的变化不敏感，可实现快速、准确的推扫式成像光谱仪的波长定标过程。此外，本专利技术还提供一种推扫式成像光谱仪的波长定标系统，包括以下模块：波长扫描模块，用于采用连续已知波长的单色光在所述待定标成像光谱仪上进行波长的扫描。波长扫描模块的已知波长的单色光经过待测成像光谱以后落在成像光谱仪探测器上，波长扫描方向为光谱维，与其垂直的方向为空间维，选定一个空间维，对该空间维进行波长扫描，所出射的各个波长的光斑都落在成像光谱仪探测器的相应位置上。像元位置计算及存储模块，用于计算并记录波长扫描过程中各个不同波长所落在待定标推扫式成像光谱仪探测器的不同像元位置。像元位置计算及存储模块在待定标推扫式成像光谱仪的光谱维方向上利用质心公式计算出各个波长光斑在探测器上的像元位置。定标模块，用于对多个相邻波长与相应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种推扫式成像光谱仪的波长定标方法，其特征在于，包括以下步骤：采用连续已知波长的单色光在所述待定标成像光谱仪上进行波长的扫描；计算并记录波长扫描过程中各个不同波长所落在待定标推扫式成像光谱仪探测器的不同像元位置；对多个相邻波长与相应的像元位置进行拟合，得到每个光谱通道的中心波长。

【技术特征摘要】
1.一种推扫式成像光谱仪的波长定标方法，其特征在于，包括以下步骤：采用连续已知波长的单色光在所述待定标成像光谱仪上进行波长的扫描；计算并记录波长扫描过程中各个不同波长所落在待定标推扫式成像光谱仪探测器的不同像元位置；对多个相邻波长与相应的像元位置进行拟合，得到每个光谱通道的中心波长。2.如权利要求1所述的推扫式成像光谱仪的波长定标方法，其特征在于，采用连续已知波长的单色光在所述待定标成像光谱仪上进行波长的扫描的步骤包括：已知波长的单色光经过待测成像光谱以后落在成像光谱仪探测器上，波长扫描方向为光谱维，与其垂直的方向为空间维，选定一个空间维，对该空间维进行波长扫描，所出射的各个波长的光斑都落在成像光谱仪探测器的相应位置上。3.如权利要求2所述的推扫式成像光谱仪的波长定标方法，其特征在于，计算波长扫描过程中各个不同波长所落在待定标成像光谱仪探测器的不同像元位置的步骤包括：在所述待定标推扫式成像光谱仪的光谱维方向上利用质心公式计算出各个波长光斑在探测器上的像元位置。4.如权利要求1所述的推扫式成像光谱仪的波长定标方法，其特征在于，对相邻多个波长与相应的像元位置进行拟合，得到每个光谱通道的中心波长的步骤包括：选取待定标的光谱通道，利用已记录的多个相邻的波长与相应的像元位置进行多项式拟合，得到每个待定标的光谱通道的中心波长。5.如权利要求1所述的推扫式成像光谱仪的波长定标方法，其特征在于，对多个相邻波长与相应的像元位置进行拟合，得到每个光谱通道的中心波长的步骤中，所述多个相...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙慈，王明佳，崔继承，杨晋，冯树龙，李天骄，宋楠，姚雪峰，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22