像场调制傅里叶变换：成像光谱仪的建模与实验验证

本文主要探讨了像场调制傅里叶变换在成像光谱仪中的应用，这是一种先进的光学技术，其核心是通过多级微反射镜对成像光场进行相位调制，从而实现对光谱信息的高效捕获和处理。作者首先构建了像场调制干涉成像的理论模型，这个模型基于光的干涉现象，强调了如何利用这种干涉效应来重构目标场景的全景图像以及解析各物体点的光谱特性。 理论模型的关键步骤包括：首先，通过多级微反射镜的相位调制，形成一系列干涉图像，这些图像构成一个数据立方体，包含了丰富的光谱和空间信息。接着，通过对立方体中的干涉图像进行处理，如图像剪切与拼接，可以将多个局部视角合并成完整的全景视图。对于每个干涉图像单元，通过条纹拼接和光谱解调，能够提取出各个物体点的光谱信息，这是利用了傅里叶变换的频域分析能力。 为了验证这一理论，作者设计并制造了一台样机，对实际目标场景进行了干涉成像扫描实验。实验过程中，通过边缘检测和特征配准技术，对每一帧干涉图像进行处理，实现了图像单元的剪切和全景图像的生成。进一步地，对干涉图像单元进行条纹拼接、基线校正、寻址切趾和离散傅里叶变换等步骤，得以精确恢复特征目标的光谱信息。为了提高光谱复原的精度和质量，还采用了非均匀采样校正和经验模态分解技术，对光谱数据进行优化处理。 本文的研究成果对于理解和改进像场调制傅里叶变换成像光谱仪具有重要意义，不仅提升了成像系统的性能，而且为光谱成像技术的发展提供了新的思路。通过这样的技术，可以实现高分辨率、高灵敏度的光谱测量，广泛应用于遥感、生物医学成像、材料分析等领域。这项工作对于提升光学仪器的设计和制造水平，推动科学技术的进步具有积极的推动作用。