[发明专利]基于反向双光路的光谱重建方法

摘要

本发明提出一种基于反向双光路的光谱重建方法。本发明方法利用反向双光路结构获得正向色散后的目标光谱像和逆向色散后的目标光谱像；使用反向双光路中狭缝移动及叠加作用的等效数据矩阵的广义逆矩阵分别作用于正向色散光谱数据矩阵和逆向色散光谱数据矩阵，获得目标场景正向光谱数据矩阵近似值和逆向光谱数据矩阵近似值；然后交叉迭代求解，获得重建后的目标场景光谱数据矩阵。本发明方法既能保证高通光量又能有效地提高光谱分辨率。

主权项

1.基于反向双光路的光谱重建方法，其特征在于，基于反向双光路获取正向色散后的目标光谱像和逆向色散后的目标光谱像，然后依据正向色散后的目标光谱像和逆向色散后的目标光谱像重建目标光谱，所述反向双光路结构包括目标物镜（1）、狭缝（2）、准直镜（3）、分束镜（4）、第一色散元件（5）、第一汇聚镜头（6）、第一CCD相机（7）、第二色散元件（8）、第二汇聚镜头（9）和第二CCD相机（10）；目标物镜（1）、狭缝（2）、准直镜（3）、分束镜（4）、第一色散元件（5）、第一汇聚镜头（6）、第一CCD相机（7）依次放置组成正向光路，目标物镜（1）和准直镜（3）的焦点均在狭缝（2）上且为同光轴，狭缝（2）的宽度方向与第一色散元件（5）的色散方向一致，狭缝（2）的缝宽小于准直镜（3）的有效聚焦宽度，分束镜（4）与准直镜（3）以及第一色散元件（5）的光轴夹角均为45°，第一汇聚镜头（6）的焦平面与第一色散元件（5）的表面垂直；第二色散元件（8）、第二汇聚镜头（9）和第二CCD相机（10）依次放置并与标物镜（1）、狭缝（2）、准直镜（3）、分束镜（4）组成反向光路，第二色散元件（8）与分束镜（4）的光轴夹角为45°、而与第一色散元件（5）的光轴夹角为90°，第二汇聚镜头（9）的焦平面与第二色散元件（8）的表面垂直；目标光谱经过目标物镜（1）汇聚到狭缝（2）上，通过狭缝（2）的光经过准直镜（3）后变成平行光并入射到分束镜（4）上，一部分光透过分束镜（4）后垂直入射到第一色散元件（5）上，经色散后的光被第一汇聚镜头（6）汇聚到第一CCD相机（7）上形成正向色散的目标光谱像；另一部分光经分束镜（4）反射后垂直入射到第二色散元件（8）上，经色散后的光被第二汇聚镜头（9）汇聚到第二CCD相机（10）上形成逆向色散的目标光谱像；所述依据正向色散的目标光谱像和逆向色散的目标光谱像重建目标光谱的方法，是按行进行光谱重建，对目标光谱每一行依次进行光谱重建后即可获得目标场景完整的光谱，每一行的光谱重建的过程为：步骤一：通过推帚扫描在所述反向双光路中实现狭缝的移动及叠加作用，狭缝宽度为m个像元，狭缝移动n次，在第一CCD相机（7）上获得n幅正向色散后的目标光谱像，在第二CCD相机（10）上获得n幅逆向色散后的目标光谱像；取每幅正向色散后的目标光谱像的数据矩阵的第一行数据组成目标场景第一行像元的正向色散光谱数据矩阵L⁺，取每幅逆向色散后的目标光谱像数据矩阵的第一行数据组成目标场景第一行像元的逆向色散光谱数据矩阵L^-；步骤二：使用反向双光路中狭缝移动及叠加作用的等效数据矩阵H的广义逆矩阵H^-1作用于L⁺和L^-，获得目标场景第一行像元正向光谱数据矩阵近似值和逆向光谱数据矩阵近似值步骤三：将正向光谱数据矩阵近似值和逆向光谱数据矩阵近似值进行交叉迭代求解，获得重建后的目标场景第一行像元光谱数据矩阵P。