以干涉高光谱成像模型为基础，提出一种结合先验约束的空谱信息同步复原模型，通过非负低秩特性和全变分（TV）正则项分别约束复原高光谱图像的谱间强相关性和空间分段平滑特性，并采用L₁范数和Frobenius范数分别对干涉数据中的稀疏性噪声和高斯噪声进行建模。模拟和真实干涉数据的对比实验验证了所提方法的有效性。相比于传统的干涉数据复原方法，所提方法在准确复原目标光谱信息的同时，能够有效地消除干涉图混合噪声的退化影响，从而提高复原高光谱图像的数据质量。

国内外对DMD空间光调制的Hadamard变换成像光谱仪做了大量的理论研究和实验验证, 但这项技术的研究还不够成熟, 很多问题需要进一步的研究。在这种光谱仪中每个像素点色散光谱的编码矩阵互不相同。通过比较激光编码图像灰度值的变化并结合S矩阵元素的变化规律, 提出了一种光谱反演矩阵的标定方法。以七阶左移循环S矩阵为例设计编码模板, 通过两组成像实验对光谱反演结果进行了验证。在第一组实验中, 将一束激光波长为632.8 nm激光导入光谱仪中, 光谱仪的光谱响应范围为550~680 nm, 632.8 nm在第五个波段范围626~644 nm之内理论上只有波段范围为626~644 nm的第五幅光谱图像是明亮的, 其余的图像没有能量分布, 实际的实验结果与理论上的分析相吻合。在第二组实验中, 让光谱仪对一个彩色蝴蝶模型进行成像, 在反演后得到的光谱图像上提取两个测试点的光谱曲线, 与用辐射度计提取的光谱特性曲线进行对比分析, 实验结果表明反演所得的光谱曲线与辐射度提取的光谱特性曲线基本一致。两组光谱反演的实验结果验证了所提出的光谱反演矩阵标定方法的有效性。

提出一种快速高精度Fourier-Mellin变换图像配准方法,可提高高光谱成像过程中光谱复原的速度与精度。该方法运用两次局部上采样相位相关法,一次在对数极坐标域中估计旋转和缩放参数,另一次在笛卡尔坐标系中估计平移参数。引入梯度预处理过程,使算法更加稳健。介绍了Fourier-Mellin变换的原理,该变换可实现旋转和缩放参数的解耦合。在传统相位相关法的基础上介绍了局部上采样相位相关法。证明了梯度预处理过程的必要性。仿真结果表明,所提方法可以实现高精度的图像配准。

传统的干涉光谱仪光谱复原算法是利用傅里叶变换复原光谱, 该方法为了消除有限光程差造成的旁瓣对光谱复原精度的影响, 进行了干涉图切趾处理, 但这会降低复原光谱的光谱分辨率。为了保证光谱分辨率和提高光谱复原精度, 文章提出一种光谱复原方法——基于仪器特征矩阵的Sagnac干涉光谱仪光谱复原方法。该方法旨在通过实验室定标及理论推导为每个Sagnac干涉光谱仪系统构建一个仪器特征矩阵, 对仪器特征矩阵利用最小二乘法复原光谱。利用多种物质的光谱进行仿真实验, 测试两种光谱复原方法的光谱复原精度, 结果显示仪器矩阵方法的复原误差稳定在1%~3%, 而傅里叶变换法的复原误差在3%~7%的范围内。因此, 和傅里叶变换光谱复原方法相比, 基于仪器特征矩阵的光谱复原方法的光谱复原精度更高。

针对傅里叶变换光谱仪中的非线性光谱复原精度低的问题，研究了一种基于快速高斯网格(FGG)法的非线性光谱复原方法。首先研究了基于FGG法的非均匀傅里叶变换理论，利用仿真结果验证了FGG法的高复原精度及其可行性。搭建了双折射偏振干涉光谱测量实验装置，利用该方法对非等间隔采样的干涉信号进行了光谱复原处理，复原结果与光谱仪的测量结果基本一致。理论仿真和实验结果均表明，采用FGG法能够有效实现非线性光谱复原。

光谱图像中的反射率光谱数据维数高, 且与光源、 设备均无关, 能够比较全面、 真实、 客观地描述图像中物体的颜色信息。 针对三色相机的光谱图像获取系统中三维色度数据重建多维光谱数据产生的光谱信息丢失、 以及伴随而生的颜色信息丢失问题, 提出了迭代Tikhonov正规化的光谱重建方法。 首先依据色度学理论中色度值与反射率光谱之间的关系, 构建反射率光谱重建方程建立起相机所获三维色度数据与高维反射率光谱数据的映射关系; 然后, 通过反射率光谱重建方程的病态分析, 在Moore-Penrose伪逆矩阵求解思想的基础上构建迭代Tikhonov正规化方法求解反射率光谱, 并利用训练样本数据通过L-曲线方法训练获取迭代Tikhonov正规化的最优正规化参数, 以有效控制并改善反射率光谱重建方程求解的病态、 减少重建光谱的光谱信息丢失。 实验通过选取样本数据对光谱重建方法进行验证。 验证实验的结果表明所提出的光谱重建方法改善了三色相机的光谱图像获取系统中重建光谱的光谱信息丢失程度, 使得重建光谱的光谱误差和色度误差较其他光谱重建方法均有明显降低。

傅里叶变换光谱仪因具有分辨率高等优点已被用于新一代大气垂直探测仪。这种光谱仪获取的数据量很大，只有进行星上数据处理才能降低数据发送量。方法之一是在轨光谱复原。由于非零光程差采样等原因使采样干涉图存在相位差，经傅里叶变换得到的复数光谱需进行相位校正以获得实数谱。FPGA(Field-Programmable Gate Array)是一种很有应用前景的星上数据处理硬件平台。阐述了相位误差的来源及几种相位校正方法。平方根法适于FPGA硬件实现。针对采用传统方法计算平方根时需要很多硬件资源及精度较差的问题，提出采用CORDIC(Coordinate Rotation Digital Computer)算法完成复数光谱模值和相位角的计算。重点论述了CORDIC算法的FPGA实现结构，分析了其实现的精度、速度和所需的硬件资源。结果表明，采用CORDIC算法计算，复数光谱的相位和模值具有很好的精度和速度，所需的硬件资源较少。

干涉图滤波是干涉光谱成像仪光谱反演过程中的一个关键环节，常用的滤波方法主要是差分法和拟合法。差分法对背景噪声不能完全去除；拟合法则需要先验知识，而且在干涉数据两端拟合误差较大。经验模态分解（EMD）方法是近年来提出的一种新的用于线性和稳态谱分析信号处理方法，该方法提出后在很多领域得到广泛应用。将EMD方法应用到干涉图的滤波过程中，使得对背景噪声的提取更为合理，而且具有自适应性，避免了常用滤波方法的不足。利用实验室实际获取的数据进行分析，可以看出：EMD滤波后空间维的光谱相对均方根误差(RQE)均值为0.0068，精度最高；其次为拟合法，RQE均值为0.0073；最后为差分法，RQE均值为0.0079。

干涉光谱成像技术是一类同时具有成像、 光谱测量功能的新型信息获取技术, 由于干涉光谱成像仪获取的数据是目标的干涉数据, 是一种中间数据, 不能为用户直接所用, 必须通过数据处理技术进行处理才能得到高质量的光谱数据, 最终为用户所用。 文章将干涉光谱数据处理技术分为通用型和专用型两大类, 首先介绍了通用型干涉光谱数据处理技术的发展历程, 然后针对干涉光谱成像技术的分类, 介绍了不同类型干涉光谱数据的提取方式, 对近些年来国内外专用型干涉光谱数据处理技术的发展进行了分析介绍。 最后, 对干涉光谱数据处理技术的发展趋势进行了展望。