阿达玛变换成像光谱仪研究：新型调制光谱技术

"阿达玛变换成像光谱术的研究" 阿达玛变换成像光谱术（Hadamard Transform Imaging Spectrometer，简称HTIS）是一种先进的光学测量技术，结合了成像与光谱分析功能，具有高信噪比的优点。这种技术基于阿达玛变换的原理，能够同时获取被测物体的图像信息和光谱成分信息，适用于多种科学和工程应用，如天文学、生物医学、环境监测等。 阿达玛变换是一种线性正交变换，通常用于信号处理和信息编码。在光谱仪中，它通过特定的模板结构（如二维入射模板和出射模板）来调制和编码光谱信息。这些模板由阿达玛矩阵的元素组成，矩阵的每一行和每一列都是互相正交的，这样可以有效地分离并提取光谱数据。 HTIS的工作模式包括两个主要步骤：编码和解码。编码阶段，被测物体的光通过一个编码模板，其光强分布被转换为特定的模式。然后，经过光谱分束器，光被分成多个光谱通道，每个通道对应一个窄带光谱。在每个通道内，光再次通过不同的出射模板进行二次编码。解码阶段，通过测量每个模板组合下的探测器读数，利用阿达玛变换的逆运算，可以恢复出原始的光谱和图像信息。 文章提到，通过使用对称π变换和快速阿达玛变换（Fast Hadamard Transform，FHT），可以优化实验数据的处理，提高计算效率和结果精度。对称π变换是阿达玛变换的一种改进形式，可以减少计算复杂性；而FHT则是利用快速傅里叶变换（FFT）的技术，实现阿达玛变换的快速计算。 实验部分，作者们利用自行研制的阿达玛变换成像光谱实验装置，在可见光波段对各种透明字形进行了成像光谱测量，得到了预期的光谱图像。这表明该技术在实际应用中具有可行性。 关键词涉及到的“模板结构”指的是阿达玛矩阵在物理上的实现，即通过光学元件来实现模板的编码和解码功能。“循环S矩阵”可能是指在模板设计中采用的循环结构，这种结构有助于简化变换过程并提高效率。“快速阿达玛变换”则强调了在数据处理中使用快速算法的重要性。 总结来说，阿达玛变换成像光谱术是一种高效、高精度的光谱分析方法，利用阿达玛变换的特性进行光谱和图像的联合测量。通过优化的数据处理技术和定制的光学模板，可以实现对复杂场景的光谱成分和空间信息的同步获取，对于科研和工业应用具有重要价值。