时空混合调制干涉成像光谱仪图像信噪比提高的研究

【作者】 曹奇志； 张淳民； 任文艺； 张霖； 张晶；

【机构】 西安交通大学理学院； 中国科学院西安光学精密机械研究所空间光学技术研究室； 广西师范学院物理与电子工程学院；

【摘要】 干涉型成像光谱仪根据调制方式的不同,可以分为时间调制型、空间调制型以及时空混合调制型三种。典型的时间调制型成像光谱仪(TMIIS)一般是建立在迈克耳逊扫描干涉仪[1].它通常需要精密的扫描机械装置和高的稳定性,因此该类仪器成本高,体积大。传统的TMIIS带有运动部件的缺点激发了人们发展静态空间调制成像光谱仪(SMIIS)[2,3].大多数这种装置是基于横向剪切干涉仪器,例如:Sagnac干涉仪。但是这种设计都有前置狭缝,这使得该类型仪器光通量低,而且获得的数据互相影响、信噪比低。在2000年左右,张淳民等人首次提出了一种新型的时空混合调制成像光谱仪[4-8]。它没有内在的运动部件和前置狭缝,能同时获得目标的光谱和图像。它的有效性已经在以前的文献报道中被广泛展示,这种干涉仪具有超小型、稳态、大视场、高通量的显著优点[5]。通过TSMPIIS获得的目标光谱信息能合成彩色图像[9]。这样人们就能更好的利用目标的色彩特征来识别目标。然而,由于合成彩色图像中含有来自于系统、重采样等产生的高频噪声[10],使得它具有较低的信噪比(SNR)。然而,对TSMPIIS获得的目标系列干涉图零光程差依次采用获得全色图像具有高的信噪比。为了充分挖掘TSMPIIS的潜力,我们引入了图像融合技术[11]:采用具有高信噪比的全色图像与具有高光谱分辨率的合成彩色进行融合得到既具有高的信噪比又具有高的光谱分辨率的融合图像。这将有效的提高我们对目标识别的准确性。我们讨论和对比了三种不同的融合方法。其中FFT增强型IHS方法能有效的去掉高频噪声并且允许非常弹性的融合,获得了较好的融合图像,有效的提高了合成彩色图像的信噪比。更多还原