针对海洋环境、海洋水色等领域的发展需要, 设计了一种适于机载的宽视场、大相对孔径的改进型Dyson光谱成像系统。根据海洋环境污染的光学特性, 利用不同目标反照率值估算目标信号的信噪比, 将高光谱成像仪的工作波段扩宽至紫外波段; 使用大像元尺寸的探测器、大相对孔径的成像系统来满足对海洋目标弱信号的识别, 同时通过降低积分时间来避免近海岸沙滩信号过强引起的探测器饱和。该光谱仪的工作波段为0.32~1.05 μm、相对孔径为f/1.8、像元尺寸为24 μm×24 μm, 通过加入弯月形的矫正镜避免了狭缝、探测器、滤光片和单透镜相互之间产生干涉。设计结果表明, 整个光学系统各波长的传递函数均大于0.83, 谱线弯曲和谱带弯曲均小于像元尺寸的4%。所设计成像光谱仪系统适用于海洋环境污染,尤其是海洋溢油污染的监测。

采用局部标准差法和去相关法对实用型模块化成像光谱仪多光谱图像的信噪比进行估算。这两种方法已将地物变化的影响降低到很低的程度。这样在大气订正后,图像的信噪比性能充分反映出遥感仪器的信噪比性能。针对图像压缩,提出控制各波段恢复图像的峰值信噪比刚好大于原始图像的信噪比,使由压缩算法本身所带来的噪声限制在原始图像的噪声范围之内。结合这种压缩思想,用基于离散余弦变换和基于离散小波变换的压缩算法,对实用型模块化成像光谱仪多光谱图像进行压缩。实验表明,利用这种方法,对于高信噪比的波段,图像信息得到了保真;对低信噪比的波段,压缩倍数提高迅速且恢复图像视觉无失真,对整幅成像光谱图像,压缩性能提升显著――当压缩比等于37.95倍时,峰值信噪比等于45.86 dB。