[发明专利]一种成像光谱仪光谱自动定标装置及方法无效

专利信息
申请号: 201010101897.9 申请日: 2010-01-27
公开(公告)号: CN101788339A 公开(公告)日: 2010-07-28
发明(设计)人: 林颖;徐卫明;袁立银 申请(专利权)人: 中国科学院上海技术物理研究所
主分类号: G01J3/00 分类号: G01J3/00;G01J3/02
代理公司: 上海新天专利代理有限公司 31213 代理人: 郭英
地址: 20008*** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 一种 成像 光谱仪 光谱 自动 定标 装置 方法
【说明书】:

技术领域:

发明涉及光电仪器技术,具体指一种光、机、电一体化的热红外成像光 谱仪光谱自动定标装置及方法。

背景技术:

高光谱遥感的出现是遥感界的一场革命,它使本来在宽波段遥感中不可探 测的物质,在高光谱遥感中能被探测。由于高光谱成像光谱系统获得的连续波 段宽度一般在10nm以内,因此这种数据能以足够的光谱分辨率区分出那些具 有诊断性光谱特性的地表物质。高光谱成像光谱系统的定标对于定量遥感和高 光谱遥感应用具有十分重要的意义。遥感数据的可靠性及应用的深度和广度在 很大程度上取决于定标精度。因为只有经过了定标的高光谱遥感数据才能从辐 射图像中提取真实的地物物理参量。光谱定标的目的是确定成像光谱仪每个波 段的中心波长和带宽。光谱分辨率定义为仪器达到光谱响应最大值的50%时的 波长宽度。成像光谱遥感仪器由于光谱分辨率高,对光谱定标的要求比较高。 但由于高光谱成像系统波段比较多,手动对每个波段进行定标,工作量较大, 而且时间较长,系统参数在这个过程中可能已经发生变化。

发明内容:

本发明的目的是提供一种成像光谱仪光谱自动定标装置,简化光谱系统定 标工作。用户只需简单地设置几个参数即可由系统自动完成光谱定标,定标时 间短,使用简单。装置中还具有自校正功能,光谱定标精度高。

本发明在北京光学仪器厂生产的WDG30-2型微机扫描单色仪的基础上进行 改进。该单色仪主要由定标光源,单色仪光学结构以及单色仪控制器三部分组 成。定标光源可根据被测系统的波段范围选择卤钨灯,汞灯或硅碳棒。光源用 一般的稳压电源供电。单色仪光学结构主要由光栅,聚光镜,反射镜以及用于 光路准直的两个球面镜组成。其中光栅的规格可根据被测系统的响应波段来选 择。单色仪控制器用来控制光栅单色仪中步进电机,使之带动光栅转动,将单 色仪输出所需的单色光。用户设置好起始波长和终止波长后,光栅可自动完成 从起始波长到终止波长的一次扫描。在定标过程中发现此设备定标工作比较繁 重。每次设置好起始波长和终止波长后只能完成该波段的一次扫描过程。由于 光谱分辨率定义为仪器达到光谱响应最大值的50%时的波长宽度,因此在对某 个波段定标时,还要根据采集到的该波段光谱响应最大值是否接近饱和来调整 光源的强度,然后反复重新定标,直到得到的光谱响应曲线响应最大值接近饱 和为止。本发明改进了该单色仪中的控制器部分,增加了扫描步长,被测系统 波段数,每个波段中心波长四个参数,并且改用可控高精度稳流电源给光源供 电。用户设置好参数后,控制器可根据采集到的光谱曲线响应最大值自动调整 光源强度,重新开始该波段的扫描,直到采集到该波段正确的光谱曲线。然后 按同样方式继续下一个波段的定标,直到完成所有波段的定标工作。在定标过 程中还发现红外波段定标时,背景杂散光对定标结果影响比较明显,因此在本 发明出射狭缝处加了一个可控的反射镜,在每次定标之前都先采集一份背景数 据,以便在后期处理中去除该背景的影响。

本发明的具体技术方案如下:

本发明的一种成像光谱仪光谱自动定标装置,包括定标光源,光栅式光谱 仪,控制电路,数据采集电子学系统以及计算机控制及绘图软件。定标光源采 用可控的高精度稳流电源供电,光源亮度软件可控。光栅式光谱仪由一个出射 狭缝,自校正机构,被测系统对应的特定波长的光栅,步进电机及准直光学系 统组成。控制电路完成步进电机驱动控制,光源亮度控制以及自校正机构控制 功能。数据采集电子学系统采用通用的USB采集卡采集被测系统探测器的输出 的光谱数据,。计算机控制及绘图软件用于配置控制电路参数,并且显示经过 处理后的被测系统光谱曲线。

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