第34卷，第11期 2014年11月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 34 ,No. 11 -pp3157-3161
November,2014
编码孔径成像光谱仪光学放大率误差影响分析
马原1，2，吕群波1*，刘扬阳1，钱路路，裴琳琳 1.中国科学院光电研究院计算光学成像技术实验室，北京100094 2.申国科学院大学，北京100049
摘要编码孔径光谱成像技术是近年来发展起来的一种新型光谱成像技术，在一次像面采用特定的编码模板对目标进行编码，结合特殊的采样成像方式，获得满足景物重构的采样数据量，实现了空间信息和光谱信息的高精度重构，具有高光通量、高信噪比等优势。该技术在实现过程中，通常要求一次像面与最终探测器像面间满足既定的尺寸比例，但在实际的光学系统加工和装调过程中，由于加工和装调误差的存在，使得光学放大率与设计值间存在偏差，从而降低了编码图谱的采样精度，导致最终重构图谱质量降低。通过仿真不同光学放大率下编码模板的可范围及重构图像质量的分析，给出了图像质量与系统光学放大率之间的
曲线关系，为编码孔径光谱成像仪的设计和研制提供广参考依据关键词编码孔径；光学放大率：图谱重构
中图分类号：TH744文献标识码：A
引言
DOI : 10, 3964/j. issn. 1000-0593 (2014 )11-3157-05
进行建模分析，实验仿真广不司光学放大率误差对重构像质的影响，得到了在128×128模板下获得理想像质的光学放大率容错范围，为本系统推扫式编码孔径光谱成像仪的设计
编码孔径光谱成像技术是近年来发展起来的一种新型光谱成像技术，以编码模板代替传统光谱仪的狭缝，使系统具有高光通量和信噪比(1-3]，已经在诸多领域中得到应用。其中，基于压缩感知理论的编码孔径光谱成像技术是目前一个重要的研究方向。该技术采用多顿光的方式获取高信噪比图谱数据，成像方式采用凝视成像。其缺点是在曝光过程中，每一顿成像采用不同的编码方式，使系统中存在运动部件，稳定性变差。此外，在遥感应用中很难实现凝视成像方式，因此，该技术的应用领域受到很大的限制
为了提高系统的稳定性，国外学者提出了推扫式编码孔径光谱成像技术，整个系统结构如图1所示。系统保留了高通量和高信噪比优点，同时不存在运动部件，稳定性高，推扫成像已经比较成熟的应用于遥感成像，
对于编码孔径光谱成像技术而言，编码模板与探测器间的尺寸比例要求严格，这种关系主要由光学系统的放大率决定。而在实际的加工装调过程中，不可避免的产生一定误差，使光学系统的放大率达不到理想状态，这种现象将影响重构图谱质量，而如何具体衡量误差对像质影响决定着实际装调中精度控制范围。从理论角度人手，对光学放大率误差
收稿日期：2013-09-24，修订日期：2014-01-25
和研制提供了参考依据。
Fore opties
Collimation optics
Codedaperture
Imaging optics
Detecto
Dispersive elemen
Fig. 1Optical principle of the system
推扫式编码孔径光谱成像原理
数学上讲，编码孔径成像技术中模板的编码方式即是对不同算法的选用。例如，采用阿达玛正交模板的编码孔径成像技术实际上是统计学中的称量方法在光学中的应用，该矩阵在增加测量次数的前提下能够有效的提高信噪比“。推扫式编码孔径光谱成像技术并不局限于阿达玛方式编码，只要模板具有循环正交性，便可以实现高通量和高信噪比。该技术对景物以行为单位进行采样成像，而其推扫方向与色散方向保持垂直，这样就可以保证色散方向上的行数据成像时不会与其他行上的数据产生混叠，最终通过平台的推扫，完
基金项目：国家杰出青年科学基金项目(61225024)和国家高技术研究发展计划项目(2011AA7012022)资助作者简介：马原，1988年生，中国科学院大学材料与光电学院硕士研究生e-mail：mayuan@aoe.ac.cr
e-mail , Ivqunbo@ aoe, ac, en
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