[发明专利]一种光谱带宽测量方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及光学测量技术领域，尤其涉及一种应用于成像光谱仪的光谱带宽测量方法和装置。

背景技术

随着国民经济和遥感技术的发展，光谱测量技术在物质成分分析，环境监测，地质测量和军事侦察等方面得到了应用和发展，尤其是星载或机载光谱成像仪在空间探测方面得到了广泛的应用，成像光谱仪能够同时获取目标的二维空间图像和一维光谱信息，既能直观反映被测目标的几何形貌，又能提供目标的理化属性，是一种图谱结合的探测手段。

上个世纪八十年代以来，光谱成像技术开始被广泛应用于航天航空遥感成像，通过飞行器搭载，在矿产与石油资源探测、水质及大气污染监测、精准农业和林业等领域取得了瞩目成就。目前，这项技术已经逐步渗透到生物医学、艺术品防伪鉴定、食品安全监测、疾病的控制与治疗等民用领域，获得了越来越广泛的研究与运用。

成像光谱仪在装调过程中，需要对其系统性能进行各种测试，如空间分辨率、光谱分辨率、辐射定标等。而对于光谱分辨率一般采用光谱带宽来评价，因此需要高精度的光谱带宽测量方法。对于成像光谱仪，一般的光谱带宽测量方法是利用Hg灯等线光源或者单色仪输出单色光，被测光谱仪系统得到光源的强度分布图，分析谱线的形状，通过数值计算的方法得到光谱带宽，强度分布如图1所示，每一个黑色小方点代表一个像元输出的光强值，单色光的光斑分布在10-20个像元上，根据强度分布图，利用高斯公式拟合得到成像光谱仪的光谱带宽，光谱带宽的测量精度和光斑分布的像元数直接相关，也就是在光斑范围内取样点越多，光谱带宽的测量精度越高。

但是由于探测器技术和结构形式的限制，一般成像光谱仪的光谱带宽和像元大小的尺寸相当。当采用传统的方法测量光谱带宽时，由于光斑只分布在2-3个像元上，大部分能量集中在一个像元内，取样点少，因此不能准确测量系统的光谱带宽，只能定性的分析光谱带宽是小于一个像元还是大于一个像元，无法满足系统的高精度测试要求。而光谱带宽是成像光谱仪的一个重要指标，直接影响系统的光谱分辨率，对仪器能否达到识别目标的目的至关重要，因此需要一种高精度的光谱带宽的测量方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：现有的光谱带宽测量方法中只能定性的分析光谱带宽是小于还是大于一个像元，取样点少，测量光谱带宽的精度较低。

本发明的技术方案为：一种光谱带宽测量方法，包括，S1，单色仪输出波长为λ的单色光；S2，成像光谱仪的探测器上接受波长为λ的单色光的光斑，读取光斑上的第一像元上的光强；S3，单色仪改变输出波长，输出多个波长间隔为Δλ的单色光；读取光斑上第一像元和/或第二像元上的光强；通过第二像元和/或第一像元上的光强变化量，计算得出单色光的分布曲线上的n个强度取样点；其中，n为1以上的自然数；S4，由n个强度取样点拟合出整个单色光光斑的强度分布，并得出成像光谱仪的光谱带宽。

进一步地，S3包括：S31，单色仪输出波长变化为λ+Δλ的单色光；S32，成像光谱仪的探测器上接受波长为λ+Δλ的单色光，读取第一像元和第二像元上的光强；S33，通过第二像元上增加的光强，得出单色光的分布曲线上的第一强度取样点。

进一步地，S3包括：S34，单色仪输出波长变化为λ+2×Δλ的单色光；S35，成像光谱仪的探测器上接受波长为λ+2×Δλ的单色光，读取第一像元和第二像元上的光强；S36，通过第二像元上的光强减去第一强度取样点的光强，得出单色光的分布曲线上的第二强度取样点。

进一步地，S3包括：S37，单色仪改变输出波长，输出n个波长间隔为Δλ的单色光；S38，成像光谱仪的探测器上接受波长为λ+nΔλ的单色光，读取第一像元和第二像元上的光强；S39，通过计算第二像元上n次中每次增加的光强值，得出单色光的分布曲线上的n个强度取样点。。

进一步地，光谱仪的每个像元长度所代表的光谱宽度为Δλ0，则波长间隔Δλ满足：m×Δλ＝Δλ0，其中，m为1以上的自然数。

进一步地，S3包括：S321，单色仪输出波长变化为λ+Δλ的单色光；S322，成像光谱仪的探测器上接受波长为λ+Δλ的单色光，读取第一像元的光强；S323，通过第一像元上减少的光强，得出单色光的分布曲线上的第一强度取样点。

进一步地，S3包括：S324，单色仪输出波长变化为λ+2×Δλ的单色光；S325，成像光谱仪的探测器上接受波长为λ+2×Δλ的单色光，读取第一像元上的光强；S326，通过第一像元上的减少的光强减去第一强度取样点的光强，得出单色光的分布曲线上的第二强度取样点。