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基于改进维纳逆滤波的衍射成像光谱仪数据误差分析与重构

李娜 贾迪 赵慧洁 苏云 李妥妥

基于改进维纳逆滤波的衍射成像光谱仪数据误差分析与重构

李娜, 贾迪, 赵慧洁, 苏云, 李妥妥
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  • 衍射成像光谱仪探测到的高光谱数据需要进行计算与反演才可以得到成像光谱数据,本文对衍射成像光谱仪的成像过程及数据误差产生的原理从空间维和光谱维两方面进行了分析,并针对其光谱重构过程中系统点扩散函数标准差较大时重构结果清晰度较低、存在振铃等问题,提出了基于改进维纳逆滤波的光谱数据重构算法,该方法在分析衍射成像光谱仪数据特点与误差的基础上,将每一次维纳逆滤波的重构结果视为新的模糊图像,利用成像过程及维纳逆滤波的基本原理确定新的模糊图像对应的点扩散函数,反复进行维纳逆滤波达到提高图像清晰度的效果,再根据图像自身的空间和光谱特征分布,进行自适应性的噪声去除. 利用模拟的衍射成像光谱数据进行验证,在系统点扩散函数的标准差为2.5的情况下,能得到无振铃的重构结果,且与传统维纳逆滤波法的重构结果进行比较,清晰度、细节能力等指标均有所提高,满足了衍射成像光谱数据应用需求.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61008047)、国家高技术研究发展计划(批准号:2012AA12A30801,2012YQ05250)、中国地质调查局项目(批准号:1212011120227)、公益性行业科研专项基金(批准号:201311036)和教育部长江学者和创新团队发展计划(批准号:IRT0705)资助的课题.
    [1]

    Du H D, Huang S X, Shi H Q 2008 Acta Phys. Sin. 57 7685 (in Chinese)[杜华栋, 黄思训, 石汉青 2008 物理学报 57 7685]

    [2]

    Chen S, Ong Y H, Liu Q 2012 Proc. SPIE 8553 85531R

    [3]
    [4]
    [5]

    Valdivieso L G, Osorio C A, Guerrero J E 2011 22nd Congress of the International Commission for Optics 80119P

    [6]
    [7]

    Tong Q X, Zhang B, Zheng L F 2006 Hyperspectral Remote Sensing (Beijing: Higher Education Press) p38-59 (in Chinese)[童庆禧, 张兵, 郑兰芬2006高光谱遥感(北京: 高等教育出版社)第38-59页]

    [8]
    [9]

    Li R F, Shi F G, Qu L A 2001 Optoelectronic Technology Information 14 35 (in Chinese)[李睿凡, 师发刚, 瞿安连2001 光电子技术与信息14 35]

    [10]

    Li S P, Wang L Y, Yan B, Li L, Liu Y J 2012 Chin. Phys. B 21 108703

    [11]
    [12]
    [13]

    Zhang H M, Wang L Y, Yan B, Li L, Xi X Q, Lu L Z 2013 Chin. Phys. B 22 078701

    [14]

    Murayama Y, Ektessabi A I 2012 SPIE-IST 8296 829614

    [15]
    [16]

    Yu B 2003 Ph. D. Dissertation (Changchun: Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy OF Sciences) (in Chinese)[于斌 2003 博士学位论文 (长春: 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)]

    [17]
    [18]
    [19]

    Tao Q C 2005 Ph. D. Dissertation (Chengdu: Sichuan University) (in Chinese)[陶青川2005博士学位论文 (成都: 四川大学)]

    [20]
    [21]

    Kong X L, Li Y T, Yuan X H, Yu Q Z, Zheng Z Y, Liang W X, Wang Z H, Wei Z Y, Zhang J 2006 Acta Phys. Sin. 55 2364 (in Chinese)[孔祥龙, 李玉同, 远晓辉, 于全芝, 郑志远, 梁文锡, 王兆华, 魏志义, 张杰 2006 物理学报 55 2364]

    [22]

    Zhao J 2006 M. S. Dissertation (Chengdu: Sichuan University) (in Chinese)[赵佳 2006 硕士学位论文 (成都: 四川大学)]

    [23]
    [24]
    [25]

    Liu Y 2006 M. S. Dissertation (Chengdu: Sichuan University) (in Chinese)[刘莹 2006 硕士学位论文(成都: 四川大学)]

    [26]

    Ly N H, Du Q, James E 2012 IEEE J. STARS 1939-1404

    [27]
    [28]

    Lyons D M 1997 A Diffractive Optic Image Spectrometer (DOIS) Rome: Rome Laboratory 59-70

    [29]
    [30]

    Wang W Y 2010 Comput. Eng. 36 227-228, 235 (in Chinese)[王文远2010 计算机工程 36 227-228, 235]

    [31]
    [32]
    [33]

    Jiang Q S, Wang J Y 2003 Acta Opt. Sin. 23 1335 (in Chinese)[蒋青松, 王建宇 2003 光学学报 23 1335]

    [34]
    [35]

    Gao J, Zhang F Y, Xie W, Qin Q Q 2012 Geomatics and Information Science of Wuhan University 37 322 (in Chinese)[高建, 张飞艳, 谢伟, 秦前清 2012 武汉大学学报信息科学版 37 322]

    [36]
    [37]

    Gonzalez R C, Woods R E (translated by Ruan Q Q, Ruan Y Z) 2009 Digital Image Processing (Beijing: Publishing House of Electronics Industry) pp134-136 (in Chinese)[拉斐尔L冈萨雷斯, 理查德E伍兹著(阮秋琦, 阮宇智译) 2009数字图像处理 (北京: 电子工业出版社) 第134-136页]

    [38]

    Wang K, Zeng Y, Ding Z H, Meng J, Shi G H, Zhang Y D 2010 Acta Phys. Sin. 59 2471 (in Chinese)[王凯, 曾焱, 丁志华, 孟婕, 史国华, 张雨东 2010 物理学报 59 2471]

    [39]
  • [1]

    Du H D, Huang S X, Shi H Q 2008 Acta Phys. Sin. 57 7685 (in Chinese)[杜华栋, 黄思训, 石汉青 2008 物理学报 57 7685]

    [2]

    Chen S, Ong Y H, Liu Q 2012 Proc. SPIE 8553 85531R

    [3]
    [4]
    [5]

    Valdivieso L G, Osorio C A, Guerrero J E 2011 22nd Congress of the International Commission for Optics 80119P

    [6]
    [7]

    Tong Q X, Zhang B, Zheng L F 2006 Hyperspectral Remote Sensing (Beijing: Higher Education Press) p38-59 (in Chinese)[童庆禧, 张兵, 郑兰芬2006高光谱遥感(北京: 高等教育出版社)第38-59页]

    [8]
    [9]

    Li R F, Shi F G, Qu L A 2001 Optoelectronic Technology Information 14 35 (in Chinese)[李睿凡, 师发刚, 瞿安连2001 光电子技术与信息14 35]

    [10]

    Li S P, Wang L Y, Yan B, Li L, Liu Y J 2012 Chin. Phys. B 21 108703

    [11]
    [12]
    [13]

    Zhang H M, Wang L Y, Yan B, Li L, Xi X Q, Lu L Z 2013 Chin. Phys. B 22 078701

    [14]

    Murayama Y, Ektessabi A I 2012 SPIE-IST 8296 829614

    [15]
    [16]

    Yu B 2003 Ph. D. Dissertation (Changchun: Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy OF Sciences) (in Chinese)[于斌 2003 博士学位论文 (长春: 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)]

    [17]
    [18]
    [19]

    Tao Q C 2005 Ph. D. Dissertation (Chengdu: Sichuan University) (in Chinese)[陶青川2005博士学位论文 (成都: 四川大学)]

    [20]
    [21]

    Kong X L, Li Y T, Yuan X H, Yu Q Z, Zheng Z Y, Liang W X, Wang Z H, Wei Z Y, Zhang J 2006 Acta Phys. Sin. 55 2364 (in Chinese)[孔祥龙, 李玉同, 远晓辉, 于全芝, 郑志远, 梁文锡, 王兆华, 魏志义, 张杰 2006 物理学报 55 2364]

    [22]

    Zhao J 2006 M. S. Dissertation (Chengdu: Sichuan University) (in Chinese)[赵佳 2006 硕士学位论文 (成都: 四川大学)]

    [23]
    [24]
    [25]

    Liu Y 2006 M. S. Dissertation (Chengdu: Sichuan University) (in Chinese)[刘莹 2006 硕士学位论文(成都: 四川大学)]

    [26]

    Ly N H, Du Q, James E 2012 IEEE J. STARS 1939-1404

    [27]
    [28]

    Lyons D M 1997 A Diffractive Optic Image Spectrometer (DOIS) Rome: Rome Laboratory 59-70

    [29]
    [30]

    Wang W Y 2010 Comput. Eng. 36 227-228, 235 (in Chinese)[王文远2010 计算机工程 36 227-228, 235]

    [31]
    [32]
    [33]

    Jiang Q S, Wang J Y 2003 Acta Opt. Sin. 23 1335 (in Chinese)[蒋青松, 王建宇 2003 光学学报 23 1335]

    [34]
    [35]

    Gao J, Zhang F Y, Xie W, Qin Q Q 2012 Geomatics and Information Science of Wuhan University 37 322 (in Chinese)[高建, 张飞艳, 谢伟, 秦前清 2012 武汉大学学报信息科学版 37 322]

    [36]
    [37]

    Gonzalez R C, Woods R E (translated by Ruan Q Q, Ruan Y Z) 2009 Digital Image Processing (Beijing: Publishing House of Electronics Industry) pp134-136 (in Chinese)[拉斐尔L冈萨雷斯, 理查德E伍兹著(阮秋琦, 阮宇智译) 2009数字图像处理 (北京: 电子工业出版社) 第134-136页]

    [38]

    Wang K, Zeng Y, Ding Z H, Meng J, Shi G H, Zhang Y D 2010 Acta Phys. Sin. 59 2471 (in Chinese)[王凯, 曾焱, 丁志华, 孟婕, 史国华, 张雨东 2010 物理学报 59 2471]

    [39]
  • [1] 才啟胜, 黄旻, 韩炜, 刘怡轩, 路向宁. 大孔径空间外差干涉光谱成像技术多谱段成像仿真. 物理学报, 2018, 67(23): 234205. doi: 10.7498/aps.67.20180943
    [2] 狄慧鸽, 华杭波, 张佳琪, 张战飞, 华灯鑫, 高飞, 汪丽, 辛文辉, 赵恒. 高光谱分辨率激光雷达鉴频器的设计与分析. 物理学报, 2017, 66(18): 184202. doi: 10.7498/aps.66.184202
    [3] 杨建伦, 郑 坚, 陈法新. 中子厚针孔成像数值模拟研究. 物理学报, 2006, 55(11): 5947-5952. doi: 10.7498/aps.55.5947
    [4] 王华英, 于梦杰, 江亚男, 宋修法, 朱巧芬, 刘飞飞. 利用小尺寸电荷耦合器件实现数字全息高分辨成像. 物理学报, 2013, 62(24): 244203. doi: 10.7498/aps.62.244203
    [5] 石明珠, 许廷发, 梁炯, 李相民. 单幅模糊图像点扩散函数估计的梯度倒谱分析方法研究. 物理学报, 2013, 62(17): 174204. doi: 10.7498/aps.62.174204
    [6] 赵贵敏, 陆明珠, 万明习, 方莉. 高分辨率扇形阵列超声激发振动声成像研究. 物理学报, 2009, 58(9): 6596-6603. doi: 10.7498/aps.58.6596
    [7] 王倩, 毕研盟, 杨忠东. 气溶胶对大气CO2短波红外遥感探测影响的模拟分析. 物理学报, 2018, 67(3): 039202. doi: 10.7498/aps.67.20171993
    [8] 李鑫楠, 黄贺艳, 贾小宁, 马驷良. 基于指导滤波的图像盲复原算法. 物理学报, 2015, 64(13): 134202. doi: 10.7498/aps.64.134202
    [9] 李玉同, 于全芝, 郑志远, 梁文锡, 王兆华, 魏志义, 张 杰, 孔祥龙, 远晓辉. Lucy-Richardson算法用于针孔图像的恢复. 物理学报, 2006, 55(5): 2364-2370. doi: 10.7498/aps.55.2364
    [10] 周亮, 刘朝晖, 折文集. 可调谐相位板空域频域联合分析. 物理学报, 2015, 64(22): 224207. doi: 10.7498/aps.64.224207
    [11] 陈鹤, 于斌, 陈丹妮, 李恒, 牛憨笨. 超衍射成像中双螺旋点扩展函数的三维定位精度. 物理学报, 2013, 62(14): 144201. doi: 10.7498/aps.62.144201
    [12] 李克武, 王志斌, 杨常青, 张瑞, 王耀利, 宋雁鹏. 基于声光滤光和液晶相位调谐的高光谱全偏振成像新技术. 物理学报, 2015, 64(14): 140702. doi: 10.7498/aps.64.140702
    [13] 李建欣, 柏财勋, 刘勤, 沈燕, 徐文辉, 许逸轩. 新型干涉高光谱成像系统的光束剪切特性分析. 物理学报, 2017, 66(19): 190704. doi: 10.7498/aps.66.190704
    [14] 袁艳, 相里斌, 吕群波. 傅里叶变换光谱成像仪光谱传递函数研究. 物理学报, 2009, 58(8): 5399-5405. doi: 10.7498/aps.58.5399
    [15] 刘英, 孙强, 卢振武, 吴宏圣, 李淳, 曲锋. 折射/谐衍射红外双波段成像光谱仪系统研究. 物理学报, 2010, 59(10): 6980-6987. doi: 10.7498/aps.59.6980
    [16] 雷 亮, 文锦辉, 焦中兴, 寿 倩, 吴 羽, 刘鲁宁, 赖天树, 林位株. 无干涉条纹的光谱位相相干直接电场重构法. 物理学报, 2006, 55(1): 244-248. doi: 10.7498/aps.55.244
    [17] 刘诚, 潘兴臣, 朱健强. 基于光栅分光法的相干衍射成像. 物理学报, 2013, 62(18): 184204. doi: 10.7498/aps.62.184204
    [18] 文锦辉, 雷 亮, 焦中兴, 赖天树, 林位株. 两种光谱相位相干电场重构法对复杂脉冲测量的准确度比较. 物理学报, 2006, 55(4): 1883-1888. doi: 10.7498/aps.55.1883
    [19] 文锦辉, 刘俊, 张慧, 陈佳龙, 黄梓柱, 焦中兴, 赖天树. 改进型零附加相位光谱相位相干电场重构系统对啁啾脉冲的测量. 物理学报, 2010, 59(1): 370-375. doi: 10.7498/aps.59.370
    [20] 江浩, 张新廷, 国承山. 基于菲涅耳衍射的无透镜相干衍射成像. 物理学报, 2012, 61(24): 244203. doi: 10.7498/aps.61.244203
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-02-23
  • 修回日期:  2014-05-18
  • 刊出日期:  2014-09-05

基于改进维纳逆滤波的衍射成像光谱仪数据误差分析与重构

  • 1. 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191;
  • 2. 北京空间机电研究所, 北京 100094
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61008047)、国家高技术研究发展计划(批准号:2012AA12A30801,2012YQ05250)、中国地质调查局项目(批准号:1212011120227)、公益性行业科研专项基金(批准号:201311036)和教育部长江学者和创新团队发展计划(批准号:IRT0705)资助的课题.

摘要: 衍射成像光谱仪探测到的高光谱数据需要进行计算与反演才可以得到成像光谱数据,本文对衍射成像光谱仪的成像过程及数据误差产生的原理从空间维和光谱维两方面进行了分析,并针对其光谱重构过程中系统点扩散函数标准差较大时重构结果清晰度较低、存在振铃等问题,提出了基于改进维纳逆滤波的光谱数据重构算法,该方法在分析衍射成像光谱仪数据特点与误差的基础上,将每一次维纳逆滤波的重构结果视为新的模糊图像,利用成像过程及维纳逆滤波的基本原理确定新的模糊图像对应的点扩散函数,反复进行维纳逆滤波达到提高图像清晰度的效果,再根据图像自身的空间和光谱特征分布,进行自适应性的噪声去除. 利用模拟的衍射成像光谱数据进行验证,在系统点扩散函数的标准差为2.5的情况下,能得到无振铃的重构结果,且与传统维纳逆滤波法的重构结果进行比较,清晰度、细节能力等指标均有所提高,满足了衍射成像光谱数据应用需求.

English Abstract

参考文献 (39)

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