基于目标特性及仪器特征矩阵的干涉数据高分辨率光谱复原技术

Fourier transform spectrometer is one of the most effective means of optical monitoring for serious air and water pollution problems. It is neccesary to recovery spectrum from interferor data which is obtained form FTS with more complex aspects of the data processing.Traditional recovery methods affected interferogram data quality, resulting in lower SNR or lower spectral resolution.This project will analysis various degration factors of the the Fourier transform spectrometer, and build the models of these factor. Then we represent the interferer with a formula containing all these models.This formula includes a instrument feature matrix, which contain all the degrading factors..Then we will analysis the object spectrum characteristics , and recover spectrum based on instrumnt feature matrix and Optimal estimation constrained the object spectrum characteristics.This methods will improve spectral resolution and accuracy of the existing Fourier transform spectrometer. It will establish a theoretical basis of recovery, which promote fourier transform spectrometer is widely used in atmospheric monitor.

傅立叶变换光谱仪是监测大气、水体等污染的最有效手段之一。傅立叶变换光谱仪获取的是干涉数据，需要经过较复杂的数据处理环节才能得到目标光谱。传统复原方法受干涉图数据质量的影响，致使复原光谱分辨率降低或信噪比降低。本项目通过对傅立叶变换光谱仪中的各种退化因素进行分析建模，建立起包含除随机噪声之外所有退化因素的仪器特征矩阵，利用该矩阵表征干涉数据，进而提出一种基于仪器特征矩阵及目标特性约束最优估计光谱复原方法，提高现有傅立叶变换光谱仪复原结果的光谱分辨率及准确度，为将傅里叶变换光谱仪更广泛的应用于大气监测奠定理论基础。

项目开展了干涉型光谱仪误差及噪声建模，仿真了不同误差、噪声水平对干涉图及复原结果的影响；提出了仪器特征矩阵建立，研究了基于实验室定标的仪器特征矩阵参数测量技术；提出了基于仪器特征矩阵干涉图复原方法，研究该方法在不进行切趾和相位校正下的光谱复原方法；提出基于地物光谱反射率非负及曲线平滑约束下的光谱复原方法，提高光谱曲线的信噪比；分析、比较了最小二乘及伪逆求解两种光谱复原方法对复原结果的影响，完善了基于仪器特征矩阵；对大孔径外差式干涉仪器产生的干涉图进行分析，研究该型干涉仪产生的干涉图不满足傅里叶变换方法光谱复原条件下，利用基于仪器特征矩阵的光谱复原效果，提高了光谱复原精度。.通过该项目的研究，实现了基于仪器特征矩阵进行干涉数据的高精度复原，可以有效的抑制干涉仪、探测器误差以及干涉图非均匀采样对复原精度的影响，同时相对于传统基于傅里叶变换光谱复原方法来说，在一定程度上避免了因切趾、相位校正等处理带来的复原光谱分辨率的降低，充分发挥干涉型光谱仪本身的巨大优势，推动干涉型光谱仪在大气污染探测领域的应用。项目研究过程中，发表学术论文6篇，申请专利3项，授权软件著作权1项，完成了预期目标。

内容获取失败，请点击重试