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光谱定标

/spectral calibration/
条目作者张良培

张良培

最后更新 2024-12-05
浏览 150
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确定成像光谱仪所获取影像数据的中心波长和波段宽度等信息的过程。

英文名称
spectral calibration
所属学科
测绘学

通过确定成像光谱仪各个通道的光谱响应函数,即确定探测器各个像元对于不同波长光的响应,进而得到通道的中心波长以及光谱带的宽度。

成像光谱技术以其精细的光谱分辨力可以获取物体丰富的本征信息。随着成像光谱遥感技术不断发展,其在国防军事、环境检测、大气探测、食品工业、赝品识别等领域发挥了越来越重要的作用。成像光谱数据的定量化研究是成像光谱仪器行业关注的重要课题之一,其关键是成像光谱仪的定标。光谱仪的定标包括光谱定标、几何定标和辐射定标。其中,光谱定标不仅是确定系统光谱特性指标的重要手段和提高成像光谱测量数据可信度的重要依据,还可为几何定标和辐射定标提供保证,因此成像光谱仪的光谱定标非常重要。

成像光谱仪光谱定标的目的旨在确定各光谱通道的中心波长及光谱分辨率,即探测像元在光谱维方向上的光谱响应曲线。成像光谱仪常用的光谱定标方法主要有特征光谱定标法和单色仪波长扫描法。特征光谱定标法具有操作简单、易实现的优点,但无法实现成像光谱仪全波段中心波长的标定及对应光谱分辨率的标定,仅适用于全波段中心波长为线性关系的光谱仪中心波长的标定,适用范围窄。而单色仪波长扫描法能够得到每个光谱通道的光谱响应曲线,通过光谱响应曲线可获得成像光谱仪每一光谱通道的中心波长及光谱分辨率,具有定标精度高、全波段定标及适用范围广等优点,故日渐成为成像光谱仪系统光谱定标的首选。机载可见光红外成像光谱仪(AVIRS)、中分辨率成像光谱仪(MODIS)、Hyperion、实用模块化成像光谱仪(OMIS)、推扫式高光谱成像仪(PHI)等典型的成像光谱仪都采用该方法进行光谱定标。但在采用单色仪波长扫描法定标时,受时间和环境等外在因素的影响,单色仪输出单色光的波长会发生漂移,不能保证单色光的准确度,也就不能保证成像光谱仪光谱定标的精度。如果在进行光谱定标前先定标单色仪,则需要额外的探测器,从而增加光谱定标的工作负担,使定标过程更复杂。鉴于此,综合单色仪与成像光谱仪光谱定标的特点,提出了适用于单色仪与成像光谱仪的交互光谱定标思想,并基于该定标思想设计了相应的交互光谱定标装置。此定标装置利用一个探测器即可完成单色仪和成像光谱仪的定标,能够保证单色仪与成像光谱仪的定标精度,具有复杂度低、易于实现、操作简单及通用性强等优点。

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