基于Wollaston棱镜的小型扫描成像光谱仪研究.pdf

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1、硕士学位论文基于Wollaston棱镜的小型扫描成像光谱仪研究COMPACTIMAGINGSPECTROMETERBASEDONWOLLASTONPRISM古梦瑶哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TP731学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文基于Wollaston棱镜的小型扫描成像光谱仪研究硕士研究生：古梦瑶导师：金鹏教授申请学位：工学硕士学科：仪器科学与技术所在单位：自动化测试与控制系答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP731U.D.C

2、:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringCOMPACTIMAGINGSPECTROMETERBASEDONWOLLASTONPRISMCandidate：GuMengyaoSupervisor：Prof.JinPengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：InstrumentationScienceandTechnologyAffiliation：DepartmentofAutomaticMeasureme

3、ntandControlDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要成像光谱技术自上世纪80年代发展至今已被应用于民用和军事等方面，它以光谱技术为核心，同时具有成像技术的优势。基于成像光谱技术实现的成像光谱仪可以获得待测区域的三维数据立方体，包括一维光谱信息和二维空间图像信息，真正实现了图谱合一。成像光谱仪种类繁多，其中干涉成像光谱仪由于其光通量大、信噪比高等优势，被广泛应用于环境监测、

4、农业生产、军事侦察、生物医疗等方面。干涉成像光谱仪的后期数据处理是其应用的关键，但目前的光谱处理软件大多只提供光谱图像处理的基本功能，且软件庞大。本课题在研究干涉成像光谱技术和干涉图时空联合调制方式的基础上，提出一种基于Wollaston棱镜的小型扫描成像光谱系统。通过对时空联合调制型干涉成像光谱仪的光谱重构算法进行研究，搭建一款用于系统数据处理和显示的光谱数据处理软件。本文的主要研究内容如下：首先研究基于Wollaston棱镜的小型扫描成像光谱系统的工作原理、设计系统的总体结构、分析光学系统的干涉过程、计算系统各组成部分的参数。着重

5、对系统的核心部件Wollaston棱镜进行了结构参数的设计和测试满足光谱成像系统要求。同时，仿真分析Wollaton棱镜的条纹面位置，综合考虑设计机械件连接系统各组成部分，实现系统的小型化。其次，基于集成搭建的时空联合调制型干涉成像光谱仪进行室内推扫实验，得到一系列叠加干涉信息的空间图像。针对系统采集到的干涉数据特性，本文对同名点提取、去趋势项、傅里叶变换等光谱复原算法进行研究。同时搭建了一套体积小、操作简单、用户界面友好的光谱数据处理软件，实现了光谱数据处理、显示和存储。最后，以本课题实现的基于Wollaston棱镜的小型扫描成像光

6、谱仪和光谱复原算法为平台测试系统的光谱分辨率、空间分辨率以及彩色图像光谱复原效果，同时进行光谱定标，校正光谱数据。关键词：成像光谱仪；时空联合调制；Wollaston棱镜；光谱重构-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractImagingspectroscopytechnologycombinedwithspectroscopyandimaging,havingbeenwidelyappliedtocivilandmilitaryfields.Theimagingspectrometerbasedonimagingspectr

7、oscopytechnologycanobtainathree-dimensionaldatacubeofmeasuredarea,includingtwo-dimensionalspatialimageinformationandspectralinformation,trulyrealizesthefusionofspectralinformationandimageinformation.Fouriertransformimagingspectrometerisoneofthevariouskindsofimagingspect

8、rometers,havingmanyadvantages,suchaslargefluxandhighsignal-to-noiseratio.Thedataprocessingofinterferenceimagin