双通道衍射计算成像光谱仪系统研究与应用

"本文主要探讨了双通道衍射计算成像光谱仪系统的设计与应用，该系统旨在解决单通道方案在复杂景物光谱数据获取和反演时的局限性，提高光谱成像的准确性和效能。" 在光学成像领域，衍射成像光谱仪因其独特的优点而备受关注。它利用轴向色散二元光学元件，能够同时进行光谱色散和光学面阵成像，大大提高了光的利用效率和信噪比。传统的光栅型成像光谱仪通常采用线阵扫描模式，而衍射型成像光谱仪的衍射元件则使得色散方向与光线传播方向一致，每个光谱对应一个特定的最佳焦面。通过沿轴向移动探测器，可以在不同位置捕获光谱信息，然后通过特定的解调算法反演复原目标的光谱数据。 目前，国内外的研究多集中在单通道衍射光谱成像系统，主要用于模拟仿真和简单目标的光谱成像实验。例如，太平洋高技术公司的Michele Hinnrichs研究了适用于气体探测的衍射系统，涵盖了多种红外谱段；美国陆军实验室的Warlock成像光谱仪则专注于长波红外谱段；南京理工大学的研究团队通过改进的逆滤波算法降低了噪声影响，提高了图像清晰度和光谱曲线精度；浙江大学的梁靖宇探讨了衍射光学元件设计和目标光谱信息重构算法；苏州大学的曾文明等人利用正则化方法改善了衍射透镜成像光谱仪的图像复原质量；南京理工大学的王旭通过改进的解算模型和交替方向乘子法抑制了噪声，提高了光谱图像的质量。 然而，单通道方案在面对复杂景物和系统误差时，其光谱解算效果会显著下降。为此，文章提出了双通道可见近红外衍射计算成像光谱系统。这种双通道设计能够更有效地处理复杂的光谱数据，减少噪声和误差的影响，提高系统的稳定性和准确性。通过两个独立的通道，系统能够获取更全面的信息，增强光谱复原的能力，适应更多变的环境和目标。 双通道系统的设计和实现涉及多个关键技术，包括高精度的衍射元件设计、复杂的信号处理算法以及精确的系统校准。此外，还需要考虑如何优化系统的紧凑性和便携性，以便在实际应用中广泛部署。通过这样的双通道系统，可以期待在复杂场景下的光谱成像性能有显著提升，这对于环境监测、遥感、物质识别等领域具有重要的应用价值。