研究基于计算层析原理的实时快速成像光谱仪的实现方法。其中包括无扫描、无运动部件的多通道并行光学图像投影压缩系统的实现原理和技术;全反射无动镜结构的干涉图产生光学系统的实现原理和技术;投影干涉光学图像的多通道并行信号采集与处理系统的实现技术;与上述系统配套的目标光谱图像数据立方体的重建理论与技术包括投影干涉图的傅立叶变换理论和实现方法、基于CT逆变换理论的将压缩图像信息恢复为光谱图像数据立方体的算法理论和实现技术。该技术不但在航空航天遥感领域中有重要的应用价值,而且在工业、国防、军事以及科学研究的其他众多领域中都有广泛的应用前景。开展本课题的研究,将有利于提高我国相关学科领域的学术及应用水平,缩短该领域与国际先进水平的差距,促进我国成像光谱理论和技术的发展。
针对军民两用对地观测领域以及其它信息获取领域对光谱成像技术的需求,本项目研究一种新型计算层析(CT)成像光谱仪的理论和实现技术。在借鉴国内外相似技术的基础上,创造性地提出了一种干涉型计算层析成像光谱仪模型。该模型把无动镜空间调制干涉傅立叶变换成像光谱仪技术与计算层析投影成像技术相结合,在原理上具有高通量(无狭缝)、抗振性强、实时快速采样等特点;因此特别适合用于运动或动态目标的高光谱图像获取。本项目方案中的投影和干涉光学系统都采用常规的元器件和加工技术,有别于前人采用的二维光栅的CT成像光谱仪方案,因此更加有利于实用化。本项目对新型干涉型计算层析成像光谱仪的理论和实现技术进行了深入研究;搭建了原理性实验装置;完成了CT投影干涉图像数据立方体至光谱图像数据立方体的反演算法研究;开展了对可见光至近红外波段的实验室目标和外部场景目标的干涉图像数据立方体采集与处理实验;并且经过数据反演取得了高分辨率的高光谱图像;实验结果验证了本项目方案的可行性;并为进一步开展实用化技术研究指明了方向。