高分辨率傅里叶变换成像光谱仪具有高空间分辨率和高光谱分辨率的特点, 但光谱重建时间冗长。通过对傅里叶变换光谱重建流程分析, 为研制的1024pixel(光谱维)×1024piexl(像宽)×1024piexl(像高)高分辨率紫外傅里叶变换成像光谱仪的数据立方体反演, 设计了一种并行优化算法。实验表明, 在6核处理器上对512M和2G的数据立方体进行变换, 时间分别只需88.33s和489.75s, 加速比分别为3.70和3.04, 大幅度提高了运算效率。如将该算法应用到更多内核处理器上, 可得到更高的加速比和更少的运算时间。

研究降维、去冗后光谱数据色彩显示问题。传统的光谱数据色彩显示时, 常采用截取或压缩至0~1范围进行映射, 容易丢失图像细节, 提出一种基于多区间平移映射评价优选方法的光谱数据色彩融合显示算法。首先对光谱数据立方体进行主成份变换, 将前三成分分别赋值给对色空间的黑白通道、红绿通道和黄蓝通道, 然后经过空间变换到sRGB空间, 将数据分段平移到0~1范围, 映射至8位RGB空间, 并对每次平移映射图像进行标准差、熵、平均梯度的单项评价, 全部平移结束后, 对所有的评价值进行综合评价, 选取综合评价值最高的区间输出映射。实验结果表明, 融合图像能最大限度地保证图像的能量、信息和清晰度, 有利于人眼的快速识别判断。

首先基于红外物理基本理论建立目标光谱模型, 并利用图像时域及空域相关性建立多光谱背静抑制算法移除缓慢变化背景.通过实验统计方法将残差图像样本点特征概率分布近似为正态分布.基于此假设, 提出了一种新的基于目标辐射强度和光谱特征的联合检测方法.最后, 通过图像仿真和ROC曲线分析算法性能, 试验结果表明, 此方法能够在低信噪比情况下成功检测弱小点目标.

考虑传统光栅成像光谱仪受光学畸变的限制难以同时实现大光学孔径和小型化要求, 利用全息法设计并制作了凸面光栅, 并以该凸面光栅作为核心元件研制了便携式成像光谱仪。该光谱仪以推扫方式进行目标扫描, 获取成像光谱数据立方。仪器的光谱分辨率为2.4 nm, 光谱谱线弯曲为0.1%, 色畸变为0.6%, 体积为209 mm×199 mm×110 mm。介绍了仪器的工作原理和结构设计, 并进行了实验室检测和室外花卉实际光谱测量。测试结果表明: 凸面光栅成像光谱仪的光谱分辨率为2.1 nm, 光谱谱线弯曲为0.09%, 色畸变为0.6%, 均满足设计要求, 实际花卉光谱测试亦取得了较为理想的结果。

针对干涉型计算层析成像光谱仪(CTII)提出了一种光谱图像数据立方体的重建方法。干涉型计算层析成像光谱仪是一种将空间调制傅里叶变换成像光谱仪(FTIS)的原理与计算层析成像光谱仪(CTIS)的原理相结合的一种新型成像光谱仪,具有高通量、高光谱分辨力以及高空间分辨力的特点。分析和讨论了干涉型计算层析成像光谱仪的工作原理以及获取图像的特征,介绍了光谱图像数据立方体的重建方法。根据多角度投影数据的特点提出采用卷积反投影计算层析成像图像重建算法,给出了图像重建步骤以及相应的数学表达式。对D65光源照明条件下的396\X396像素目标进行了仿真实验,投影角度为0～180°,步长为0.5°,列出了仿真实验部分结果。实验结果验证了干涉型计算层析成像光谱仪及其图像重建算法的可行性。