[发明专利]傅里叶变换光谱仪光谱计算中的相位校正方法

说明书

本发明提供了一种傅里叶变换光谱仪光谱计算中的相位校正方法，包括以下步骤：步骤一，获取干涉图序列x[n]，n＝0，1，…，N‑1的绝对值最大位置，记为M，M为整数；步骤二，对原始干涉图序列中M‑T～M+T范围内的点进行K倍样条插值，T为≥2的整数，K为≥5的整数，并获取插值后绝对值最大位置m作为干涉图零光程差位置，m为实数；步骤三，计算x[n]的FFT序列y[n]，n＝0，1，…，N‑1；步骤四，按照傅里叶变换的平移性质进行相位校正，计算相位校正后的光谱序列z[n]，n＝0，1，…，N/2‑1。本发明能够普遍适用且光谱计算精度高。

技术领域

本发明涉及一种相位校正方法，特别是涉及一种傅里叶变换光谱仪光谱计算中的相位校正方法。

背景技术

傅里叶变换光谱仪是一种常见的光谱仪，通过干涉分光首先获取目标辐射的干涉图序列，再利用离散傅里叶变换获取目标辐射的光谱成分信息。理想情况下干涉图是偶对称信号，其傅里叶变换为纯实函数，然而由于电路时间延迟、采样噪声等因素的影响，实际获得的干涉图并非偶对称序列，直接进行离散傅里叶变换后的复数谱中存在较大的相位偏差。

目前光谱计算中常用相位处理方法有：Forman卷积法、Mertz乘积法、取绝对值法、取实部法等。Forman/Mertz相位校正法中当小双边干涉图的取值范围趋于最大光程差时，即等价于直接取绝对值，当小双边干涉图的取值范围趋于零时，即等价于直接取实部。直接取实部法相当于仅对原始干涉图的偶分量进行傅里叶变换，原始干涉图非对称性越大则光谱计算误差越大，而绝对值法存在对干涉图反相(半波相位差)不敏感的缺陷。Forman/Mertz校正法都是基于小双边干涉图估计相位角从而进行校正，对干涉图中反相成分不能很好识别。

针对线性相位偏差，近期提出的基于干涉图相关性计算的校正方法通过多幅干涉图或一幅干涉图两侧进行相关运算计算偏移量可以获得较Forman/Mertz法更优的计算精度，应用与单幅干涉图处理时，偏移量计算精度取决于干涉图的对称性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种傅里叶变换光谱仪光谱计算中的相位校正方法，其能够普遍适用且光谱计算精度高。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种傅里叶变换光谱仪光谱计算中的相位校正方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，获取干涉图序列x[n]，n＝0，1，…，N-1的绝对值最大位置，记为M，M为整数；N表示干涉图序列长度，x表示干涉图序列的数值；

步骤二，对原始干涉图序列中M-T～M+T范围内的点进行K倍样条插值，T为≥2的整数，K为≥5的整数，并获取插值后绝对值最大位置m作为干涉图零光程差位置，m为实数；T表示插值范围半长度，K表示插值倍数；

步骤三，计算x[n]的FFT序列y[n]，n＝0，1，…，N-1；y表示傅里叶变换后的序列数值；

步骤四，按照傅里叶变换的平移性质进行相位校正，计算相位校正后的光谱序列z[n]，n＝0，1，…，N/2-1，z表示光谱序列数值。

优选地，所述步骤二中若局部K倍插值后的序列绝对值最大位置为P(P为整数)，m的计算方法为m＝P/K+M-T。

优选地，所述步骤四中，根据实数傅里叶变换的共轭对称性，仅对n＝0,1,…,N/2-1范围内的序列计算相位校正后的光谱序列z[n]，计算方法为z[n]＝real(y[n]·exp(i·n/N·m·2π))。其中函数real表示对复数取实部，函数exp表示指数函数，i表示虚数单位。

优选地，所述原始干涉图序列为双边干涉图，最大值位置在序列半长度附近，通过约束搜索最大值范围的方法加快算法速度，同时抑制随机采样噪声的影响。