1 中国科学院西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
干涉型成像光谱仪是嫦娥1号(CE-1)卫星的重要设备, 用于分析月球表面物质成分含量及其分布, 目前所得到的2B级科学数据的光谱分辨率为325 cm-1, 转化为波长分辨率表示后各谱段不一样, 第一个波段为7.6 nm, 最后一个波段为29 nm, 这引入两个问题: (1）与地面波谱库中用于标定和比对的光谱分辨率描述方式不一致; (2）由于波段窄而进入的信号少, 造成短波光谱信噪比差。 基于CE-1干涉成像光谱仪光谱重建模型, 讨论了波长分辨率与截止函数的关系, 提出了一种随波长及波长分辨率变化的可调截止函数, 并选取相应Sinc函数进行切趾, 实现了波段覆盖范围内任意指定波长分辨率的光谱数据重建。 利用该方法对CE-1号在轨0B数据进行处理, 得到了29 nm等波长高光谱图像, 采用光谱信噪、 主成分分析和无监督分类等方法对重建结果与同区域2级科学数据进行比对, 结果表明: 短波波段光谱信噪比提高了4倍, 平均提高了2.4倍, 基于光谱特征的分类结果一致, 数据质量大大改善。 EWSR方法的优点有: (1）在保持光谱信息量的情况下, 虽然牺牲部分光谱分辨率, 但提高短波波段的光谱信噪比; (2）实现了在波段覆盖范围内任意指定波长位置或任意设定波长分辨率的光谱数据重建。
嫦娥一号 干涉成像光谱仪 等波长光谱分辨率 光谱重建 傅里叶变换 Chang’E-1 Interference imaging spectrometer Equal wavelength spectrum resolution Spectral reconstruction Fourier transform
1 解放军信息工程大学测绘学院，郑州 450052
2 解放军 65015部队，辽宁大连 116023
本文提出了一种可以衡量带通傅里叶频率系数的低频含量大小的环形条带对比度定义，以该对比度为基础的影像增强方法有效改善了降质月面影像视觉效果，有利于降质月面影像数据的后续处理及应用。借助改进的遗传算法实现了综合考虑绝对质量测度及相对质量测度的增强参数的自适应优化选取。实验结果表明本文方法不仅保持了原始数据的基本信息还提高了其各项绝对质量测度，但由于遗传算法优化处理时计算量较大，本文方法还存在计算速度较慢的不足。Domain of Degraded Image Achieved by Chang’E-1 Orbiter
嫦娥 1号 影像增强 遗传算法 Chang’E-1 image enhancement genetic algorithms FFT FFT
1 中国地质大学， 北京100083
2 北京市国土资源信息开发研究重点实验室， 北京100083
通过分析Chang’E-1卫星所获取的高光谱数据的太阳高度角因素， 选取了太阳高度角较高的IIM 2C数据进行光谱定标。 采用邻域平均法及邻域加权均值法对原始数据进行了杂点、 条带修复。 由于干涉成像光谱仪CCD阵列增益畸变以及它的自身问题使得干涉影像存在横向响应不均一性， 提出采用基于子空间最大特征值法进行校正， 结果影像亮度统计其强度表现均一， 符合自然图像特征， 并采用自编程序进行几何校正。 运用国际上较为成熟的经验线性法对Chang’E-1 IIM 2C数据进行绝对定标； 与此同时， 为了修正线性定标的偏置系数及降低数据噪声， 首次采用自适应小波变换法对辐射定标后数据进行后处理， 确定了IIM 2C数据可用波段。 通过对比国际标准定标点数据， 制订了嫦娥IIM2C数据分析方案， 完成了第一幅完整的Chang’E-1 IIM 2C月球正面反射率影像。
嫦娥一号 干涉成像光谱仪 阵列增益畸变 绝对定标 小波变换 Chang’E-1 Interference imaging spectrometer（iim） Ccd array Calibration Wavelet transform 光谱学与光谱分析
2012, 32(4): 1145
1 中国科学院西安光学精密机械研究所， 陕西 西安 710119
2 中国科学院研究生院， 北京 100049
讨论了嫦娥一号卫星CCD立体相机的特殊焦平面设计与实验室辐射定标。嫦娥一号卫星CCD立体相机采用一个广角、远心和消畸变的光学透镜配以面阵CCD作为接受器，完成三线阵自推扫成像。由于快门污染的存在，造成前视、正视与后视间的曝光时间存在较大的差异，这给辐射定标带来困难。本文提出了在面阵CCD焦平面前方设置一个三狭缝面罩的方案，从而使三行CCD的曝光时间基本相同，其残差在实验室辐射定标中作进一步修正，取得了较好的效果。本文还介绍了辐射定标中的其他重要性能指标，包括最短曝光时间的预估、饱和辐亮度的配准、暗电流检测、输出对输入的线性度以及相对定标、绝对定标的不确定度。
光学设计 嫦娥一号探月卫星 CCD立体相机 焦平面设计 辐射定标
中国科学院西安光学精密机械研究所,西安 710119
介绍了基于Actel反熔丝FPGA的嫦娥一号卫星干涉成像光谱仪时序控制模块设计.概述了时序控制模块的功能要求，详细描述了时序控制模块外部时序接口和内部时序接口，给出了时序控制模块设计的参量配置、逻辑结构和简要结果.各项地面试验和一年的在轨飞行结果表明该设计合理可靠.
嫦娥一号卫星 干涉成像光谱仪 时序 Chang′e-1 Satellite Interference Imaging Spectrometer FPGA FPGA VHDL VHDL Timing
中国科学院西安光学精密机械研究所,西安 710119
介绍了嫦娥一号卫星用于获取矿物光谱信息的干涉成像光谱仪电子学系统设计.概述了电子学系统的技术指标、系统组成、工作模式、外部接口和设计原则，详细描述了焦平面组件设计、视频处理和时序控制组件设计和EMC设计，给出部分正样产品实物照片以及地面实验和在轨飞行图像.各项地面试验和一年的在轨飞行结果表明该设计达到了预定的技术要求.
嫦娥一号卫星 干涉成像光谱仪 电子学设计 焦平面组件 视频处理和时序控制组件 Chang′e-1 Satellite Interference Imaging Spectrometer Electronic Design Focus Plane Assembly Video Processing and Control Timing Assembly
1 中国科学院西安光学精密机械研究所,西安710119
2 中国科学院研究生院,北京100049
以嫦娥一号卫星干涉成像光谱仪为例,介绍了Sagnac干涉仪的设计思想,共光路及横向剪切原理、剪切量的计算方法以及干涉仪分束面上分束区与透射区的设计.该Sagnac横向剪切干涉仪作为嫦娥一号卫星干涉成像光谱仪的核心部件,经检测与在轨运行,表明设计正确,经受了包括月食低温在内的各种恶劣的航天环境的考验,获得了大量清晰的月表多光谱图像.
成像光谱仪 Sagnac干涉仪 嫦娥一号 Imaging Spectrometer Sagnac Interferometer Chang′e-1
中国科学院西安光学精密机械研究所,西安 710119
设计了一种宽谱段前置光孔远心光学系统，其孔径光阑位于透镜组的焦面上，该设计集宽谱段自动复消色差、长工作距、前置光孔及远心等特点于一体. 讨论了这样一种特殊光组的设计. 选用国产牌号的光学玻璃配对，价格低廉且在校正色差后，自动校正宽谱段二级光谱，并实现了透镜组两侧同时具有长工作距. 设计结果表明，光学系统的残余二级光谱很容易控制在千分之一焦距以内，波面平行差小于0.000 22弧度.
光学设计 宽谱段 傅氏光学系统 干涉光谱 Lunar exploration Chang′e-1 satellite CCD stereo camera Imaging interferometer spectrometer On-orbit imaging quality
