大口径干涉成像光谱仪通过视场扫描和数据重组获取目标的干涉序列, 理想情况下帧间视场移动量为1个像素。若扫描速度偏快或偏慢, 按照正常重组算法得到的干涉序列不是源自同一目标, 导致图像和光谱出现误差。根据像点在数据立方体中的移动规律, 提出了像点轨迹追踪法进行校正, 按照轨迹坐标对数据进行重采样获得同一目标的干涉序列信号并校正横向尺寸变形。并利用干涉立方体的投影图像对运动误差校正效果进行评估。

以Sagnac 空间调制干涉型成像光谱仪和Offner凸面光栅衍射型成像光谱仪为例,着重分析和比较这两类成像光谱仪的信噪比性能.在相同观测条件下,通过推导这两类成像光谱仪所得到的图像像元的光谱辐亮度,指出空间调制干涉型成像光谱仪并不具有高通量和多路复用优势,信噪比也低于衍射光栅成像光谱仪.而且随着光谱谱段数的增加,即光谱分辨率的提高,衍射光栅成像光谱仪的信噪比优势更明显.

提出了将光谱信息散度和光谱梯度角正切相结合的光谱区分方法(SID×tan(SGAπ/2)), 克服了现有光谱区分方法难以同时兼顾光谱整体形状和局部特征的不足。 利用仿真光谱作为输入源, 根据时空联合调制干涉成像光谱仪的干涉图获取原理和光谱复原算法, 模拟了其在不同最大掺杂比下对失真光谱的复原, 并采用不同区分方法分别比较了复原光谱与准确光谱的差异。 实验结果表明SID×tan(SGAπ/2)法可以在辨别光谱整体形状相似性的前提下, 增强对光谱局部特征差异性的分辨能力。 通过对多种区分方法结果的对比, 验证了SID×tan(SGAπ/2)法在光谱区分能力上的显著提高。

空间调制干涉光谱成像仪对地物光谱辐射信息以目标像元干涉图的形式进行采集, 系统定标后, 复原的光谱图能定量地反映地物目标实际对太阳光的漫反射特性。 分析了空间调制干涉光谱成像仪的定标原理, 经计算推导和实验, 介绍了空间调制干涉光谱仪的星上定标系统, 并进行了实验室光谱测试和航天元件的多种环境测试, 解决了空间调制干涉光谱仪星上定标技术的关键组件定标光源、 光谱滤光片、 积分球组件的技术难点, 对定标卤钨灯进行了辐射稳定性测试, 光谱滤光片进行了光学性能测试和粒子辐照试验, 星上积分球组件进行了环境力学试验和热真空实验, 均得到了较好的结果。 通过全孔径、 部分视场的相对光谱定标, 能够得到星上定标光谱和干涉图, 在经过不同条件下复原光谱比较后, 证明此星上定标系统是稳定可靠的。

根据空间调制干涉成像光谱仪对视场的要求和小型化目标,通过对分体型Sagnac干涉仪的结构与光路进行分析,研究了Sagnac干涉仪的几何参量与入射光线视场角和孔径之间的关系.推导出满足视场要求的最优化几何参量以及满足横向剪切要求的几何参量修正量,并将其推广到实体型Sagnac干涉仪中,用于指导干涉成像光谱仪的结构设计与优化.

在对空间调制干涉超光谱成像仪的原理进行分析的基础上，以能量传输为路径，研究空间调制干涉超光谱成像仪各数据获取环节的仿真算法，初步建立了干涉超光谱成像仪辐射能量传输仿真模型。对仿真模型进行了计算机仿真，仿真干涉图与实际干涉图较吻合，仿真模型构建较正确。

基于空间调制型成像光谱仪的成像特点, 提出了一种适合于干涉多光谱图像的加权率失真优化多级树集合分裂(SPIHT)光谱压缩算法。该算法根据干涉多光谱图像在时域和频域的特点, 推导出时域中随着光程差的增大, 干涉图像对频域中光谱曲线的形状影响越大。因此, 在光程差方向上, 逐渐提升率失真函数的斜率, 增大对图像的保护程度, 不仅弥补了SPIHT算法在码率分配上的不足, 而且有效地保护了频域中的光谱信息。实验结果表明, 无论在时域还是频域, 该算法与现有算法相比, 性能有明显改进。

干涉成像光谱仪干涉图的采样方式一般有两种，即单边采样和双边采样，单边采样干涉图往往保留零光程差附近的部分“短双边”采样数据以利于数据处理．本文对空间调制干涉成像光谱仪不同干涉图采样方式下的光谱复原方法进行了研究，讨论了空间调制干涉成像光谱仪单边干涉图的切趾与相位修正，提出了更为合理和准确的方法．研究发现，合理设置短双边数据在减小仪器的原始数据量的同时，能够保证复原光谱的准确度．

针对干涉超光谱成像仪所成图像的特点，提出了一种基于ROI(Region of Interest，感兴趣区域)编码的干涉超光谱图像序列压缩方法．利用帧内差值变换，结合矩形ROI编码，在提高遥感图像压缩比的同时，使压缩后的重建图像质量达到近无损的技术要求．实验结果表明，这种压缩方法在干涉超光谱图像压缩中当相对光谱二次误差为2．04%时，干涉图像的压缩比达到9．66∶1．

介绍空间调制干涉成像光谱技术，提出基于实体迈克尔逊干涉仪的空间调制干涉成像光谱仪，推导了这种仪器的基本几何参数公式与主要误差容限计算公式，总结了其主要特点。文中还归纳出高通量大视场干涉仪原理模型