声光画幅式成像光谱仪高精度波段配准关键技术研究

画幅式成像光谱仪在实际应用中，平台运动和大气抖动等会导致光谱数据的失配，即同一地物会在各波段图像的不同象元位置处出现，导致空间和光谱信息对应不够精确，影响地物类型的诊断和定量反演精度。本项目围绕声光画幅式成像光谱仪的波段配准，提出一种新型光路结构，结合光机优化，实现像移测量/光谱获取通道的高像质和镜像对称设计，保证像移图像和光谱图像的像移一致，并通过同源数据的高精度算法解算像移通道像移量，实现光谱通道失配的校正，提高声光画幅式成像光谱仪的非同源时序光谱图像自动配准精度(0.3象元)，降低该仪器在高光谱/空间分辨率应用时对高精度稳定平台/姿态测量系统的要求，同时克服大气扰动带来的光谱失配，充分发挥该仪器在军事侦察、环境监测、精细农业等领域的长时间高分辨率凝视观测的优势，对提高地物类型的诊断和定量反演精度具有十分重要的意义。

声光画幅式成像光谱仪进行光谱数据采集时，光谱图像会因平台运动、大气抖动等而产生移动，导致被测目标光谱信息失配，从而影响地物类型的诊断和定量反演精度。本项目提出了一种基于硬件的光谱图像配准技术，利用灰度稳定、高质量的全色光图像进行图像移动量测量，并用其补偿光谱图像产生的失配。在研究过程中，项目组建立声光衍射器件的光学模型，提出了基于双胶合棱镜的AOTF晶体横向色差校正技术，设计了具有高度几何一致性的共轴对称光学系统，通过定标减小了全色通道与光谱通道图像间的几何误差。通过对自然植被及人工目标光谱配准实验，验证了该系统的光谱图像配准精度（优于0.3像元），并得到了与原始光谱曲线十分接近的配准后的曲线。项目组所取得的研究成果降低了该类仪器在应用时对高精度稳定平台/姿态测量系统的要求，为实现AOTF成像光谱仪在航空航天中的应用提供了重要的技术。