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大孔径静态干涉成像光谱仪径向畸变导致的谱线偏移误差的校正

安玲坪,王爽,张耿,李娟,刘学斌

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安玲坪, 王爽, 张耿, 李娟, 刘学斌. 大孔径静态干涉成像光谱仪径向畸变导致的谱线偏移误差的校正[J]. , 2021, 14(2): 382-389. doi: 10.37188/CO.2020-0084
引用本文: 安玲坪, 王爽, 张耿, 李娟, 刘学斌. 大孔径静态干涉成像光谱仪径向畸变导致的谱线偏移误差的校正[J]. , 2021, 14(2): 382-389.doi:10.37188/CO.2020-0084
AN Ling-ping, WANG Shuang, ZHANG Geng, LI Juan, LIU Xue-bin. Corrective method for spectral offset error caused by radial distortion in the large aperture static imaging spectrometer[J]. Chinese Optics, 2021, 14(2): 382-389. doi: 10.37188/CO.2020-0084
Citation: AN Ling-ping, WANG Shuang, ZHANG Geng, LI Juan, LIU Xue-bin. Corrective method for spectral offset error caused by radial distortion in the large aperture static imaging spectrometer[J].Chinese Optics, 2021, 14(2): 382-389.doi:10.37188/CO.2020-0084

大孔径静态干涉成像光谱仪径向畸变导致的谱线偏移误差的校正

doi:10.37188/CO.2020-0084
基金项目:国家重点研发计划项目(No. 2018YFB0504900,No. 2018YFB0504901)
详细信息
    作者简介:

    安玲坪(1996—),女,山西忻州人,博士研究生,2018年于太原理工大学获得学士学位,主要从事光谱成像仪器定量化技术研究。E-mail:anlingping@opt.cn

    王 爽(1980—),男,黑龙江东宁人,博士,研究员,硕士生导师,2002年、2006年于北京理工大学分别获得学士、硕士学位,2014年于中国科学院西安光学精密机械研究所获得博士学位,主要从事光谱成像理论与仪器开发、光谱成像数据处理与定量化研究。E-mail:wangshuang@opt.ac.cn

  • 中图分类号:TP751.1

Corrective method for spectral offset error caused by radial distortion in the large aperture static imaging spectrometer

Funds:Supported by National Key R&D Program of China (No. 2018YFB0504900, No. 2018YFB0504901)
More Information
  • 摘要:为提高大孔径静态干涉成像光谱仪在视场增大时的光谱定标精度,减小径向畸变对光谱精度的影响,本文提出一种基于光谱——畸变关联模型的光谱定标系数修正方法,给出了波数和波长修正公式。采用594.1 nm和632.8 nm气体 器对成像光谱仪进行了光谱成像实验,并对数据进行了处理和分析。结果表明,当存在0.3%的桶形畸变时,边缘视场的反演光谱存在2 nm左右的偏移,利用本文方法校正后,谱线偏移减小到0.1 nm左右。该方法仅需根据镜头畸变参数即可完成修正,简化了实验室光谱定标流程,提高了工作效率,也可应用于星载干涉光谱数据的在轨参数校正。

  • 图 1LASIS结构示意图

    Figure 1.Schematic diagram of LASIS structure

    图 2LASIS干涉原理示意图

    Figure 2.Schematic diagram of LASIS interference

    图 3径向畸变效果图

    Figure 3.Diagram of the radial distortion effects

    图 4仿真试验流程图

    Figure 4.Flow chart of the simulation experiment

    图 5Matlab模拟结果

    Figure 5.Matlab simulation results

    图 6光谱定标实验示意图

    Figure 6.Schematic diagram of the spectral calibration experiment

    图 7 干涉图

    Figure 7.Interferogram of the lasers

    图 8 三视场归一化反演光谱

    Figure 8.The normalized inversion spectra of the three fields of view of the lasers

    图 9光谱定标误差校正

    Figure 9.Correction of spectral calibration

    图 10氧气红外吸收带

    Figure 10.Absorption band of oxygen in infrared wavelengths

    表 1 中心波长对比

    Table 1.Comparison of the lasers’ center wavelength

    像元 中心波长/nm
    参考值$ {\lambda }_{0} $ 校正前$ \lambda $ 误差$ \left|\lambda -{\lambda }_{0}\right| $ 校正后$ \lambda {'} $ 误差$ \left|\lambda {'}-{\lambda }_{0}\right| $
    100 594.1 595.5762 1.4762 594.0097 0.0903
    400 594.7603 0.6603 594.0126 0.0874
    1000 594.1342 0.0342 594.1260 0.0260
    1100 594.1342 0.0342 594.1328 0.0328
    1700 594.7186 0.6186 594.0594 0.0406
    2000 595.4506 1.3506 594.0136 0.0864
    100 632.8 634.5429 1.7429 632.8221 0.0221
    400 633.5693 0.7693 632.7368 0.0632
    1000 632.8351 0.0351 632.8221 0.0221
    1100 632.8114 0.0114 632.8110 0.0110
    1700 633.3796 0.5796 632.7107 0.0893
    2000 634.1151 1.3151 632.6337 0.1663
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出版历程
  • 收稿日期:2020-05-08
  • 修回日期:2020-06-15
  • 网络出版日期:2021-02-08
  • 刊出日期:2021-03-23

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