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农业田间成像光谱仪的研制与应用
2013-06-08 17:40:28 益择发布黄文江“3，王秋平2，马智宏‘，孙刚1，王纪华1
(1国家农业信息化工程技术研究中心，北京100097)
(2中国科学技术大学，安徽，230036)
(3中国科学院遥感应用研究所，北京，100101)
摘要：本文系统介绍了一种推扫式的农业田间成像光谱仪器的研究及其应用，主要内容包括
以下5个方面：1)前置光学系统，根据光栅的像差理论，提出使光学系统的像散最小的光
学系统参数确定的方法，实现了成像光谱仪的点物一点像的基本要求，达到成像光谱仪的空
间分辩和光谱分辨的技术要求。提出并完成了一套宽度可变的狭缝，可以对光谱仪的空间分
辩(光谱分辨)进行调节，以满足不同实验的需求，该狭缝具有尺寸小，精度高的优点。2)
成像光学系统，提出了有关光学系统参数的优化方法。根据光栅的像差理论，利用光栅的成
像公式，提出使光学系统的像散最小的设计方法，实现了成像光谱仪的点物一点像的基本要
求，达到成像光谱仪的空间分辩和光谱分辨的技术要求。3)CCD探测器与数据采集系统，
结合光学系统选择合适的CCD探测器，以便满足分光系统的光谱分辨和空间分辨等要求。本
研究选择了1400×1024像素，像元大小7．4微米的阵列探测器。4、光谱仪器软件，建立了
数据采集和图像处理软件系统。完成光谱仪连续推扫的工作模式，可以达到扫描速度20—30
帧／秒。5)实验室标定，光谱仪的标定需要完成波长分辨率确定、波长在探测器上位置确定、
不同波长经过光学系统的效率等标定工作。光谱实验表明，该仪器可以得到任意一点得到对
应的谱线。对采集到的草坪的谱图分析表明，该设备所获得的数据与现在常用的科研设备数
据基本吻合，图像拼接结果可以接受并能满足实际需要。
关键词：前置光学系统；分光系统；CCD探测器；成像光谱仪：田间标定
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