第31卷，第4期 2011年4月
光谱学与光谱
分析
Spectroscopy and Spcctral Analysis
Vol.31,No.4,ppl147-1150
April，2011
成像光谱仪辐射测量一致性校正中插值方法选择
陈旭1，2，向阳1，冯玉涛3
1.中国科学院长春光学精密机械物理研究所，应用光学国家重点实验室，吉林长春
130033
2.中国科学院研究生院，北京100049
3.中国科学院西安光学精密机械与物理研究所，光谱成像技术重点实验室，陕西西安710119
摘要谱线弯曲破坏了色散型成像光谱仪光谱辑射能量采集的一致性，采用插值的办法对系统采集到的辐射能量数据依据无偏离波长定标数据重新采样，可以提高光谱辑射测的一致性。选择恰当的插值采样方法尤为重要，直接影响校正后辐射能量偏差的剩余量，决定了校正效果的好坏。采用常用的线性、三点二次多项式、四点三次Lagrange、五点四次Lagrange、三次Hermite和三次样条插值方法对存在光谱偏离的像元采集到的辐射能量数据进行重新采样，比较采样后辐射能量剩余偏差，结果表明：四点三次Lagrange插值和-次样条插值的校正效果明显好于其他四种方法。对于系统光谱偏离量10%（A=5nm)，辑射能量归一化偏差PV=0.06，插值校正后PV<0.022，采用其他四种方法校正后PV均大于0.035。另外，光谱分辨率较低时（A>5nm)，四点三次Lagrange插值略优；光谱分辨率较高时（M<5nm)，三次样条插值略优。
关键词插值；辐射能量校正，光谱偏离；成像光讲仪
中图分类号：TN386.5 引言
文献标识码：A
DOI; 10. 3964/j. issn, 1000-0593(2011)04-1147-04
三次Hermite和分段三次样条插值3]对存在光讲偏离的像元采集到的光谱辐射数据进行二次采样，产生原始标定的无偏离中心波长对应的光谱辐射能量的近似值。比较六种方法插
色散型成像光谱仪利用狭缝将望选镜和光谐仪有机地结合在一起，能够提供景物连续的光诺图像"），谱线曲的存在破坏了狭缝单色像与探测器穿轨行像元的对准，进面导致穿轨方向同一行不同位置的像元光谱辐射能敏采集的不一致，破坏了成像光谱仪对录物图像和光谱辅射的一致性(24)。 Green指出光谱偏离控制在1%以内才不会给辅射测量带来明显的偏差(5。成像光谱仪面阵探测器的像元是线网格分布的，大多数图像分析系统处理数据都认为对应一个光语追道的所有空间像元具有相同的中心波长，所以，将系统采集到的光谱辐射数据新采样，产生原始标定的无偏离中心波长对应的光谱辐射数据的输出阵列，可以校正辐射能量的偏差，提高成像光谱仪光谱辐射测量的致性(3-6.7）。根据航大遇感领域应用的成像光谱仪采集数据的特点选择恰当的插值采样方法决定着辐射校正效果的好坏。本文将在可见近红外(400~1000nm)光谱范围内，模拟计算不间光谱分辨率下分别采用分段线性插值、分段三点二次多项式插值、分段四点三次Lagrange插值、分段五点四次Lagrange插值、分段
收稿日期：2010-06-22，修订日期：2010-09-26
值采样后，与无光谱偏离光谐辐射能量数据相比，系统辐射能的归一化偏差的剩余蛋，以确定最佳的重新采样插值方
法，及其与系统光谐分辨率的关系。 1
辐射能量偏差
色散型成像光谱仪存在谱线弯曲时，探测器上第行第(i十m,j）个像元相对第（i,j）个像元存在&m;的谱线弯曲量(如图1所示)，则像元(i十m，j）的中心波长相对像元(i,j) 存在光诺偏移量为以，这使得沿穿轨方向同一行不同位置像元的中心波长和光响应函数都出现偏差。即使成像光谱仪观测均一地面目标，由于谱线弯曲的影响，系统得到的地面第和:十m个景物像元的光谱输射曲线也会不同，这降低了系统辐射测量的一致性。如图2所示为系统光谐分辨率为 4入=5nm时不同光谱偏离量下辐射能量归一化偏差曲线，随着光谱偏离量的增大辐射能量的偏差也不断变大，系统辅射测量的一致性降低得越产重，必须加以校正。
基金项目：国家白然科学基金重点项目（60538020)和国家（863计划）项目（2006.AA12Z143)资助
作者简介：陈旭，女，1984年生，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所博士生
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