第30卷，第10期 2010年10月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spcctral Analysis
计算层析成像光谱技术研究进展
Vol.30,No.10,pp2866-2873
()ctober,2010
魏儒义1-2，周锦松3*，景娟娟1-2，王新全1-2，高晓惠1-2，王
乐
1，中国科学院光讲成像技术重点实验室，中国科学院西安光学精密机械研究所，陕西两安710119 2.中国科学院研究生院，北京100049
3.中国科学院光电技术研究院，北京100190
摘要从技术特点和研究热点的角度，综述了近些年来计算层析成像光谐技术的国内外进展，主要包括计算层析成像光谱仪的系统结构改进及与其他技术联用的新集成设计，新器件新设备的研发和应用，仪器定标技术和日标重建算法的优化与改进等；并按照应用范围的特点进行了分类，对在探测波段扩展和应用领域拓展等方面的应用现状进行了总结。介绍了光栅型和旋转校镜型计算层析成像光谱技术的原理，并展望了计算层析成像光谱技术的发展趋势。
关键词成像光谱；层析；中心切片定理；光幅；直视梭镜
中图分类号：TH744.1
引言
文献标识码：A
DOI: 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2010)10-2866-08
工作在凝视方式，与时间调制于涉成像光谱仪相比缺点是光谱分辨率受限，但能利用率更高，抗炭性更好。
CTIS作为一项新兴的技术，近此年特别是2000年至今
计算层析成像技术也称为计算机断层扫描技术，是山低维投影数据重建高维目标的一项技术，最早由Cormack于 1963年提出，在医学上起到了划时代的作用-)。但由于计算机水平和探测器技术水平的限制，直到20世纪90年代，层析投影成像理论才开始应用于成像光谱技术。成像光讲技术起源于70年代的多光谐遥感技术，并自20世纪80年代中期以后，发展成为感应用领域的有力工具，计算析成像光谱技术（computed tomography imaging spectrometer， CTIS)借用计算机断层扫描的原理，与成像光讲技术相结合，探测目标数据立方体的--个投影或者多个投影方向的投影图像，然后由这些投影图像重建目标的光谱信息和空间图像信息。它在光谱与图像的快速探测、无视场扫描、高通量、性能稳定等方面具有显着特征，可应用在诸多领域。
计算层析成像光谱仪按照工作模式的不同分为光栅型层析成像光谱仪和校镜型析成像光仪。前者最初由日本学者Okamoto提出(2.3)，然后美国亚利桑那大学的Descour和 Dereniak等在原理和实验上大大发展了该类型的成像光谱仪(49)。它具有商速画幅式的突出优点，与空间调制于涉成像光谱仪相比具有高通量的优势。后者是由美国空军基地的 Mooney等提出并发展的，具有高通缺的明显优点(1o-12)。它
收稿日期：2009-11-26，修订日期：2010-02-28
取得了很大的进展，多种新技术和新方法相继出现，并且该技术已经在环境监测、军事、天文、医学、地质测等应用领域骗露头角[1321]，可以说这一阶段是从实验室的原理实验验证阶段走向初步的工程应用阶段的重要时期。本文对近些年CTIS技术在新原理、新器件、定标技术和重建算法，以及应用领域等方面的进展进行了较系统的测述。
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基本原理
CTIS通过光学于段探测获取标图像的三维信息（工，
岁.)：它将经探测系统视场光测的日标看成是一个具有二维空间信息(工,y)和一维光谱信息(a)的数据立方体，先利用成像系统记录数据立方体在不同方向上的投影图像，然后再利用CT再建算法重建出一维数据立方体。
CTIS图像重建算法的理论基确是Radon变换和中心切片定理（central slicetheorem，义称Fourier切片定理）。Ra-don变换处一种真线积分的投影变换，设二维目标的分布函数为(x,y)，则Radon变换P.(p)的两数值为f(z,y)在投影线（ProjLine)上的直线积分，即
P,(p) =
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基金项目：国家自然科学基金项甘(40805013)和国家重点基础研究发展计划项目(2009CB724005)资助
作者简介：魏偶义，1982年生，中国科学院光谱成像技术重点实验室助理研究员
*通讯联系人
万方数据
e-mail; jszhou@opt.ac.cn
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e-mail; weiruyi5@yahoo, com. cn