干涉成像光谱仪ccd象元响应非均匀性校正技术

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1、万方数据第30卷，第6期光谱学与光谱分析v01．30，No．6，ppl712—17162010年6月SpectroscopyandSpectralAnalysisJune，2010干涉成像光谱仪CCD象元响应非均匀性校正技术姚涛1’4，殷世民弘，相里斌3，吕群波41．中围科学院西安光学精密机械研究所，陕西西安7100682．中国人民解放军夺军试验训练基地一区，甘肃酒泉7350183．中国科学院光电研究院，北京1001904．中国科学院研究生院，北京100049摘要通过对星载可见光干涉成像光谱仪CCD象元响应非均匀性校正的相对辐射定标原理

2、及所获定标数据的深人分析，研究出了一种适于对町见光及红外{：涉成像光i普仪系统CCD象元响应非均匀性进行校正的方法，给出r探测器非均匀性大小对干涉图校正及光谱复原精度影响的定量关系，有效解决J，千涉成像光谱仪系统探测器阵列非均匀性校正这一上程技术难题。在此基础上，提出了一种在仪器组装完成之后再进行定标及非均匀性校正的改进新方案，该方法省时省力省资金，不仅可以校正(℃D本身的非均匀性，而且可校IF干涉成像光谱仪系统其他原因引起的非均匀性，且定标数据也能根据系统工作环境变化而重新标定，能更有效地提高整个光谱仪系统非均匀性的校正精度。关键词干

3、涉成像光谱仪；象元响应；两点定标算法；非均匀性校正中图分类号：TP751．1文献标识码：ADoI：10．3964／j．issn．i000—0593{2010)06—1712-05引言干涉成像光谱仪f151是利用CCD(chargecoupleddevice)探测器输jf{目标的干涉图像数据，由于CCD器件各探测器单元响应的不一致性，使得采集的干涉图像中叠加r因探测器象元响应非均匀性【69]而产生的同定噪声信号，由于复原光谱对噪声的敏感性，干涉图的较小变化都会引起复原光谱的较大变化，因此，在进行光谱复原之前，应对f：涉图进行非均匀性校正处

4、理，以有效提高复原光谱的精度。目前，干涉成像光谱仪CCD象元响应的非均匀性校正[I州8]是工程七尚需有效解决的技术难题。通过对星载町见光干涉成像光谱仪CcD象元响应非均匀性校jF的相对辐射定标【19J原理及所获定标数据的深入分析，研究出了一种适于对町见光及红外干涉成像光谱仪系统CCD象元响应非均匀性进行有效校lE的方法，并给出r探测器非均匀性大小对干涉网校iF及光谱复原精度影响的定龋父系。由于成像光谱仪结构的特殊性，该力．法要求在整个光谱仪系统纽装之前，单独对CAED进行定标，之后利用定标数据，在系统数据处理部分完成对干涉图的校正处理。

5、该方法虽能自．效解决干涉成像光谱仪CCD象元响应非均匀件校正的工程技术难题，但由于提前定标的要求，即费时费力义费钱，且定标数据后期无法变动。有鉴于此，在前述研究的基础上，通过对干涉成像光谱仪结构与原理的深入分析，提出了一种新的有效的改进方案，它町以类似一般成像系统那样，在整个系统组装完成之后再对其进行非均匀性定标及校正处理，它不仅可以校正CCD本身的非均匀性，而fjl还可校正系统其他原因引入的非均匀性，且定标数据也能根据系统一r作环境变化而重新标定，具有校正精度高，省时省力省资金等诸多优点。1成像系统CCD非均匀性校正算法成像系统CCD

6、的辐射源定标及非均匀性校iE[捌，就是用不同的均匀辐照作为系统的输入，系统采集并存储相对应的输出作为定标数据。利用该定标数据实时或事后校正系统的输出。设成像系统CCD探测器为M×N的阵列，系统依次在K个不同均匀辐照度似下的输出分别为So(体)(i=1～M，歹=l～N，惫=1～K)，分别埘其阵列求平均值，得收稿日期：2009-06一Ol。修订日期：2009-09-06基金项目：国家白然科学基金项目(60532070)和国家(973计划)项目(2009CB724005)资助作者简介：姚涛，1973年生，中国科学院西安光学精密机械研究所博士生

7、*通讯联系人e-mail,如nshimin@}yahoo．com．∞万方数据第6期光谱学与光谱分析1713夏=赤萎善s(弘)，k=1，2'2⋯，K(1)CCD阵列的非均匀性是由阵列中各探测单元响应曲线的不一致引起的，其非均匀性校止就是将阵列中各探测单元的响应曲线做归一化，如图l所示，实线为CCD阵列中第(i，_『)个探测器单元的响应曲线，虚线为阵列所有探测器单元的平均响应曲线，将其作为归一化曲线，其过程即是将S(馈)映射为Sk，志=1，2，⋯，K，亦即要求解如下函数关系，S7d(妒)=尢s,j(妒)](2)&=尢So(强)]，k=1，z

8、，⋯，K(3)R目pmnlmOfthe(J．力unit>一．．暑扩，’．歹一ralltml协。磁．．吼呢％伊Radiantintensity／W．m一2F．唔10CDnonuniformitycorrect