第31卷，第7期 2011年7月
光谱学与光诺分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.31,No.7,pp1762-1766
July,2011
基于波数均匀展宽模型的全反射傅里叶变换成像光谱仪
高精度光谱定标处理方法
崔德琪，廖宁放”，曹玮亮，谭博能，田立勋
北京理工大学光电学院，光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京
100081
摘要全反射傅里叶变换成像光谱仪ARFTIS（all-reflectionFouriertransfom imagingspectrometer）是基于FT成像光谱理论的一种新型仪器，它不但具有高光谱分辨率特点，而且还具有宽波段、无色差的特点，待别适合应用在宽波段成像的遥感领域。目前常用的光谱定标方法有单色法、平均法和加权平均法，但是它们各存在一定局限性，不能同时满足简便和高精度的要求。文章研究厂全反射型FTIS的光谱定标理论和三种定标方法的局限性，提出了一种新的光谱定标处理实用模型。其特点是需要定标特征波长数量少、单次定标精度高、多波段平均误差小于5%、稳定性较高，可以在保证较高精度的前提下，简化定标工作，特
别适用于缺少大量定标设备，或不便进行多光源定标的外场环境仪器标定工作。关键调波数均匀展宽；全反射；傅里叶变换成像光谱仪；光谱定标；高光谐
中图分类号：0433.1：TP731
引言
文献标识码：A
全反射傅里叶变换成像光谱仪ARFTIS（all-reflection Fourier transform imaging spectrometer）是基于FT成像光谱理论的一种新型仪器，它不但具有高光请分辨率特点，其全反射光学系统的最大优势在于宽波段、无色差。因此世界上传统的高质量光谱仪都采用了全反射光学结构。为了在全光谱范用获得高质量的原始干涉图像，宽波段傅里叶变换成像光谱仪采用全反射结构是非常必要的1-)。现有定标方法主要包括单色法、均值法和加权平均法，其原理及优缺点简要概述如下；（1)单色法，已知单色光或单一峰值频率n，和光谱重建后的峰值位置N，可求得波数分辨率，由波数分辨率可计算各个谱段波长值，优点，只需单一特征波长即可定标，可以在外场等定标条件不充分的情况下使用；缺点，定标精度由所选取的采样点采样精度随机决定，可能精度很高，也可能精度很低，较不稳定，一般只用作粗定标。(2)均值法，已知多组光谱数据"，格，，%和光重建后对应的位置信息Ni，Nz，*，N.，可求得平均波数分辨率 Ay。优点，在一定程度上降低了单色法定标精度的随机不稳
收稿日期：2010-10-27，修订日期：2011-01-25
DOl: 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2011)07-1762-05
定性；缺点，需要提供多组定标数据，理论上测量数据越多，定标精度越高，一般只适用于实验室环境定标。（3)加权平均法，已知多组光谱数据为，量，，%和光谱重建后对应的位置信息Ni，Nz，*，N,，根据误差限与峰值波数关系，在长波处加以较低权重，在短波处加以较高权重，应用多组测量数据进行加权定标。可求得加权平均波数分辨率。优点，定标精度和稳定性较均值法有进一步提高；缺点同均值法。由此可以看出，三种方法各有特点，但都具有局限性，无法同时满足简便和高精度的要求。
1定标方法 1.1成像原理
全反射傅里叶变换成像光谱仪是基于傅里叶变换成像原理的成像光谱仪，其光学结构如图1所示。它由TMA(three mirroranastigmatic)望远系统，人射狭缝，菲尼尔双面镜，反射准直系统，柱面反射镜和焦平面探测器（FPA)组成。人射光线经过TMA望远系统到达人射狭缝，然后穿过狭缝波前在菲尼尔双面镜处分束，在经过准直系统和柱面镜在焦平面探测器处得到十涉条纹图像(1")。对干涉数据立方体进行顶
基金项目：国家重点基础研究发展规划(973)项目（2009CB7240054)，公安部重点研究计划项目（2010ZDYBJLG006)，国家高技术研究发展
计划(863)项月(2006AA12Z124)和敏育部电光成像与系统重点实验室项月资助
作者简介：崔德琪，1983年生，北京理工大学光电学院博士研究生
*通讯联系人e-mail：liaonf@bit.edu.cn
万方数据
e-mail; cuideqi@bit, edu cn