一种AOTF成像光谱仪光谱定标方法技术

公开了一种AOTF成像光谱仪光谱定标方法，包括：获取不同入射光角度下发生偏振时的波矢量失配；依据与不同入射光角度对应的波矢量失配，按照公式1对AOTF成像光谱仪的参数进行拟合，获取AOTF成像光谱仪的光谱衍射效率曲线H，作为AOTF成像光谱仪的光谱响应函数。本发明专利技术的AOTF成像光谱仪光谱定标方法，通过从矢量失配的角度分析AOTF成像光谱仪空间方向的角度特性，获取AOTF成像光谱仪的精确光谱响应函数H，能够提高光谱定标精度，有利于更精确分析成像光谱仪遥感探测所获取数据立方体信息的可靠性，为地物光谱曲线的准确获取与光谱特征的精确分析提供支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种AOTF成像光谱仪光谱定标方法
本专利技术涉及光学特性领域，尤其涉及一种AOTF成像光谱仪光谱定标方法。
技术介绍
定量化遥感是对遥感器收集到的光辐射数据进行定量反演，并建立相应的测算与识别数值模型的过程，成像光谱仪是定量遥感理论的技术基础，特别是高光谱遥感综合，其利用了空间分辨率和光谱分辨率，从而不仅可以得到各狭窄谱段的地面图像，还可以得到地面上每个分辨元的光谱曲线，通过获取目标的影像信息和光谱信息，形成信息的数据立方体。AOTF(声光可调谐滤光器，Acousto-OpticTunableFilter)成像光谱仪是以AOTF晶体作为分光元件的成像光谱仪，具有波段任意可调以及光谱响应函数形式不同于其他类型成像光谱仪的特点。由于分光器件的不同，传统的利用高斯函数进行光谱响应函数拟合的方法无法精确地对AOTF成像光谱仪进行定标。因此，现有技术中需要一种由于光谱定标方法不合适导致无法精确地对AOTF成像光谱仪进行定标的问题的解决方案。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种AOTF成像光谱仪光谱定标方法，从矢量失配的角度分析AOTF成像光谱仪空间方向的角度特性，获取AOTF成像光谱仪的精确光谱响应函数形式，从而确定AOTF成像光谱仪光谱定标过程用于拟合的光谱响应函数，提高光谱定标精度。根据本专利技术的AOTF成像光谱仪光谱定标方法，所述方法包括：S1、获取不同入射光角度下发生偏振时的波矢量失配S2、依据与不同入射光角度对应的波矢量失配按照公式1对AOTF成像光谱仪的参数进行拟合，获取AOTF成像光谱仪的光谱衍射效率曲线H，作为AOTF成像光谱仪的光谱响应函数，公式1式中，L为AOTF成像光谱仪的声光互作用距离，Δk为波矢量失配的模。优选地，步骤S1具体为：S111、获取不同入射光角度下发生偏振时的入射光波矢衍射光波矢和声波矢S112、针对任一入射光角度，根据入射光波矢衍射光波矢和声波矢按照公式2确定与入射光角度对应的波矢量失配公式2。优选地，步骤S1中，公式3式中，θ为入射光角度，λ为衍射光波长，f为超声波频率，Δn为AOTF晶体的双折射率，θa为声波矢角度，V为AOTF晶体内声波的速度。优选地，步骤S1中，获取任一入射光角度下发生偏振时的波矢量失配具体为：S121、在全谱段范围内扫描AOTF成像光谱仪的驱动频率，获取AOTF成像光谱仪的图像DN值随驱动频率的变化曲线；S122、基于所述图像DN值随驱动频率的变化曲线以及光谱定标光源的光谱曲线，确定驱动频率与衍射光波长之间的第一对应关系；S123、针对每一个衍射光波长，根据第一对应关系确定与衍射波长对应的驱动频率范围，并在驱动频率范围内进行精确扫描，获取与衍射光波长对应的驱动频率；S124、根据衍射光波长及与其对应的驱动频率，确定入射光角度下发生偏振时的波矢量失配优选地，根据本专利技术的AOTF成像光谱仪光谱定标方法进一步包括：S3、对获取的AOTF成像光谱仪的光谱响应函数H进行误差分析与不确定度计算。本专利技术实施例的AOTF成像光谱仪光谱定标方法，获取不同入射光角度下发生偏振时的波矢量失配依据与不同入射光角度对应的波矢量失配按照公式1对AOTF成像光谱仪的参数进行拟合，获取AOTF成像光谱仪的光谱衍射效率曲线H，作为AOTF成像光谱仪的光谱响应函数。本专利技术的AOTF成像光谱仪光谱定标方法，通过从矢量失配的角度分析AOTF成像光谱仪空间方向的角度特性，获取AOTF成像光谱仪的精确光谱响应函数H，能够提高光谱定标精度，有利于更精确分析成像光谱仪遥感探测所获取数据立方体信息的可靠性，为地物光谱曲线的准确获取与光谱特征的精确分析提供支撑。附图说明图1为本专利技术的AOTF成像光谱仪光谱定标方法的流程图。图2为本专利技术的AOTF成像光谱仪光谱定标方法的原理图；图3为本专利技术的AOTF成像光谱仪光谱定标方法的矢量失配示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本专利技术进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本专利技术的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本专利技术的这些方面。本专利技术通过从矢量失配的角度分析AOTF成像光谱仪空间方向的角度特性，获取AOTF成像光谱仪的精确光谱响应函数H，能够提高光谱定标精度，有利于更精确分析成像光谱仪遥感探测所获取数据立方体信息的可靠性，为地物光谱曲线的准确获取与光谱特征的精确分析提供支撑。为了应对由于光谱定标方法不合适导致无法精确地对AOTF成像光谱仪进行定标的问题，本专利技术提供了一种AOTF成像光谱仪光谱定标方法的实施例，如图1所示。根据本专利技术的实施例，AOTF成像光谱仪光谱定标方法的流程起始于步骤S1。S1、获取不同入射光角度下发生偏振时的波矢量失配图2示出了本专利技术的AOTF成像光谱仪光谱定标方法的原理图。1为AOTF晶体，2为声波行波场，3为换能器，4为可调射频源，5为吸声体，6为入射复色光，7、8分别为衍射的正交单色光，9为零级光，10为挡光板。当声波在各向同性介质中传播时，传播介质的折射率由于受到应变的调制会产生周期性变化，因而传播介质相当于一个相位光栅。当光通过介质时将发生衍射，如果介质的折射率与光的传播方向和偏振状态无关，我们把这种入射光折射率ni和衍射光折射率nd相等的声光作用称为正常的(或各向同性的)声光相互作用。但是在一定条件下，声光相互作用会使光的偏振状态发生变化，此时ni≠nd，我们称这种作用为反常的(或各向异性的)声光相互作用。两者统称为参量的相互作用过程，声光效应可由非线性极化矢量与应变之间的关系来描述。AOTF成像光谱仪是利用AOTF晶体作为主要分光器件的成像光谱仪，通过分析AOTF的角度特性，可以得到AOTF成像光谱仪的光谱响应函数形式。图3示出了本专利技术的AOTF成像光谱仪光谱定标方法的矢量失配示意图。光通过AOTF晶体的时候发生反常布拉格衍射，入射光波矢衍射光波矢和声波矢之间严格匹配矢量三角形闭合条件：其中各矢量的模为：式中，ni为晶体对入射光的折射率，nd为晶体对衍射光的折射率，f为超声波的频率，λ为衍射光的波长，V为AOTF晶体内声波的速度。当入射光角度改变时，入射波矢产生变化，如上图中其与声波矢量无法满足波矢量匹配，存在一失配矢量使得衍射波矢量的矢量形式为基于此，根据本专利技术的优选实施例，步骤S1具体为：S111、获取不同入射光角度下发生偏振时的入射光波矢衍射光波矢和声波矢S112、针对任一入射光角度，根据入射光波矢衍射光波矢和声波矢按照公式2确定与入射光角度对应的波矢量失配公式2。根据本专利技术的另一个优选实施例，步骤S1中，公式3式中，θ为入射光角度，λ为衍射光波长，f为超声波频率，Δn为AOTF晶体的双折射率，θa为声波矢角度，V为AOTF晶体内声波的速度。当对换能器3施加一定频率的激励射频电信号时，换能器能3够将其转换为对应频率的超声波信号并耦合到AOTF晶体1中，AOTF晶体1的折射率随之发生周期性变化，相当于AOTF晶体1中形成了一个位相光栅，光栅常量即为超声波的波长。出射单色光的波长λ与超声波频率f一一对应，因而只要通过电信号的调谐即可快速、随意改变输出光的波长。优选地，步骤S1中，获取任一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种AOTF成像光谱仪光谱定标方法，所述方法包括：S1、获取不同入射光角度下发生偏振时的波矢量失配S2、依据与不同入射光角度对应的波矢量失配按照公式1对AOTF成像光谱仪的参数进行拟合，获取AOTF成像光谱仪的光谱衍射效率曲线H，作为AOTF成像光谱仪的光谱响应函数，H=sin2[(π/2)1+(ΔkL/π)2]1+(ΔkL/π)2]]>   公式1式中，L为AOTF成像光谱仪的声光互作用距离，Δk为波矢量失配的模。

【技术特征摘要】
1.一种AOTF成像光谱仪光谱定标方法，所述方法包括：S1、获取不同入射光角度下发生偏振时的波矢量失配S2、依据与不同入射光角度对应的波矢量失配按照公式1对AOTF成像光谱仪的参数进行拟合，获取AOTF成像光谱仪的光谱衍射效率曲线H，作为AOTF成像光谱仪的光谱响应函数，式中，L为AOTF成像光谱仪的声光互作用距离，Δk为波矢量失配的模；其中，所述步骤S1具体为：S111、获取不同入射光角度下发生偏振时的入射光波矢衍射光波矢和声波矢S112、针对任一入射光角度，根据入射光波矢衍射光波矢和声波矢按照公式2确定与所述入射光角度对应的波矢量失配2.如权利要求1所述的AOTF成像光谱仪光谱定标方法，其中，所述步骤S1中，式中，θ为入射光角度，λ为衍射光波长，f为超声波频率，Δn为AOTF晶体的双折射率，θα为声波矢角度，V为AOTF晶体内声波的速度。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷浩，王广平，戴映红，张亚洲，武敬力，
申请(专利权)人：北京环境特性研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11