实用型模块化成像光谱仪多光谱图像的信噪比估算及压缩方法研究

采用局部标准差法和去相关法对实用型模块化成像光谱仪多光谱图像的信噪比进行估算。这两种方法已将地物变化的影响降低到很低的程度。这样在大气订正后，图像的信噪比性能充分反映出遥感仪器的信噪比性能。针对图像压缩，提出控制各波段恢复图像的峰值信噪比刚好大于原始图像的信噪比，使由压缩算法本身所带来的噪声限制在原始图像的噪声范围之内。结合这种压缩思想，用基于离散余弦变换和基于离散小波变换的压缩算法，对实用型模块化成像光谱仪多光谱图像进行压缩。实验表明，利用这种方法，对于高信噪比的波段，图像信息得到了保真；对低信噪比的波段，压缩倍数提高迅速且恢复图像视觉无失真，对整幅成像光谱图像，压缩性能提升显著——当压缩比等于37．95倍时，峰值信噪比等于45．86dB。     

海面溢油三维荧光光谱消除瑞利散射方法的研究

三维荧光光谱分析法以其灵敏度高、选择性好、操作简单和可用于多组分混合物分析等优点成为诸多研究者在海面溢油鉴别中的热点选择。但三维荧光光谱中存在的瑞利散射会对光谱的准确检测产生较大的影响,因此有效地消除瑞利散射对后续光谱的定性鉴别和定量分析具有重要意义。采用仪器校正法、空白扣除法、 Delaunay三角形内插值法和缺损数据重构(MDR)法对海面溢油三维荧光光谱中的瑞利散射进行校正。首先以海水的SDS胶束溶液作为溶剂,将航空煤油和润滑油按不同相对体积分数比配制8个校正样本和3个测试样本;然后利用FS920稳态荧光光谱仪采集11个样本的三维荧光光谱数据,并分别采用仪器校正法、空白扣除法、 Delaunay三角形内插值法和缺损数据重构(MDR)法消除瑞利散射的干扰;再利用核一致诊断法估计出最佳的组分数;最后利用平行因子分析(PARAFAC)对混合油样本的三维荧光光谱数据进行定性鉴别和定量分析。研究结果表明:采用发射波长滞后激发波长以消除瑞利散射的仪器校正法会丢失部分有效光谱信息;采用空白扣除法无法彻底消除瑞利散射,在光谱中仍然存在散射干扰,利用PARAFAC解析后得到的激发、发射光谱会出现失真,且预测的浓度值偏差较大;采用Delaunay三角形内插值法消除瑞利散射后,利用PARAFAC解析所得到的激发、发射光谱与真实光谱吻合度较高,且预测的浓度值偏差较小;而采用MDR消除瑞利散射后,利用PARAFAC解析所获得的激发、发射光谱与真实光谱吻合度最高,且相较于其他几种方法预测的浓度值偏差最小,得到的样本回收率为98.9%和100%,预测均方根误差均小于等于0.130。根据定性鉴别、定量分析的结果, MDR能够在保证原有特征光谱不失真的基础上有效消除瑞利散射带来的影响,是一种消除三维荧光光谱数据中瑞利散射较为理想的方法。     

基于主成分分析的自组织竞争神经网络在多光谱遥感影像分类中的应用

多光谱遥感影像具有波段多、信息量大的特点,传统的分类方法难以达到提高精度的要求.利用主成分分析对多波段遥感图像进行降维,再采用竞争型自组织神经网络对图像进行非监督分类.这种方法的分类精度为87.5%,Kappa系数为0.86,明显高于最大似然法,最小距离法和基于像元的自组织竞争神经网络法.实验结果表明该方法在多光谱遥感影像分类中具有较好的适用性.     

使用小型棱镜摄谱仪半定量分析光谱的简便方法

摘要介绍了借助CCD工业摄象机，使用小型棱镜摄谱仪拍摄光谱及在微型计算机上制作标准铁谱和处理光谱的方法.这种方法的采用使我们不必每次都拍摄铁 谱，大大地简化了样本的半定量分析.     

改进"yo-yo"Cs/O交替激活方法对GaAs光阴极稳定性影响

为提高激活后GaAs光阴极的稳定性,延长微光夜视器件的工作寿命,围绕Cs/O激活方法和衰减特性进行实验研究.通过对比传统"yo-yo"激活法和改进"yo-yo"激活法在Cs/O激活光电流、光谱响应以及光照衰减方面的差异,发现采用改进"yo-yo"激活法的GaAs光阴极光谱灵敏度更高且稳定性更好.利用四极质谱仪监测真空腔...     

同步荧光、导数荧光与卡尔曼滤波荧光光度法用于混合荧光染料同时测定的比较研究

本文以荧光光谱重叠的罗丹明Ｂ和罗丹明６Ｇ二组分混合体系为例考察了卡尔曼滤波法处理荧光光谱数据与荧光光谱法中的同步荧光技术和数值导数方法对该体系荧光光谱的解析能力。由于该体系中二组分谱峰重叠程度较轻，采用同步荧光技术可以将二者完全分开。用卡尔曼滤波法处理常规荧光光谱数据也获得了令人满意的结果。但该体系的一阶导数光谱不仅不能将二者分开，而且灵敏度降低，不及前二种方法。     

X射线管激发X荧光光谱连续本底扣除方法研究

X射线管是目前X射线荧光光谱分析中最常采用的激发源,它所产生的原级谱成为了X荧光光谱中本底成分的主要来源,在对这种光谱进行进一步的分析处理之前需要对其本底进行扣除,对本底估计的准确性直接影响后续处理步骤的效果。对射线管激发X荧光光谱的成分进行了分析,针对其本底特点构造了一种本底强度的估计方法,并根据实测谱线构建了理论测试谱线以便对光谱处理算法的效果进行评价。该方法利用测得X射线荧光光谱中不包含特征峰的谱段对X射线管原级谱造成的本底成分进行估计,使用只包含连续本底的谱段对整个测量谱段进行插值,从而避免了谱线特征峰重叠或对半高宽估计不当时所产生的影响。利用构建的测试光谱对SNIP法、傅里叶变换法和本文的本底估计方法的使用效果进行了比较,使用该方法估计的本底与理论本底更加接近。结果表明使用的方法对X射线管激发的X荧光光谱的本底估计准确,可以采用这种方法对连续本底进行扣除,在对实际测得的X射线荧光光谱的本底扣除中取得了较好的应用效果。     

自参考光谱相干法的小波变换相位重建

将小波变换法引入光谱相位相干电场重建法的相位重建，从光谱干涉条纹的小波变换中直接 读取条纹相位，消除了传统傅里叶方法滤波过程中产生的相位噪声. 这种方法将有利于超宽 带、单周期超短脉冲的产生，更适用于超短脉冲的评价. 关键词： 超短脉冲 相位重建 小波变换     

同步荧光,导数荧光与卡尔曼滤波荧光度法用于混合荧光…

本文以荧光光谱重叠的罗丹明Ｂ和罗丹有６Ｇ二组分混合体系为例考察了卡尔曼滤波法处理荧光光谱数据与荧光光谱法中的同步荧光技术和数值导数方法对该体系荧光光谱的解析能力。由于该体系中二全分谱峰重叠程度较轻，采用同步荧光技术可以将二者完全分开。用卡尔曼滤波法处理常规荧光光谱数据也获得了令人满意的结果。但该体系的一阶导数光谱不仅不能将二者分开，而且灵敏度降低，不及前二种方法。     

Ⅳ型凹面全息光栅参数误差对光谱性能的影响及补偿

在Ⅳ型凹面全息光栅制作和使用过程中,各参数误差会影响其光谱性能.光栅均方根法优化函数表达式复杂且不能给出光谱的带宽.由费马原理推导出一种数值处理较为简单且能直接描述光谱带宽的光栅优化函数——平方和法优化函数,验证了该函数的正确性.采用该函数对Ⅳ型凹面全息光栅使用参数和记录参数在参考平面内外的误差对光谱性能的影响及补偿做...     

三氢异氰尿酸红外光谱测绘方法探讨

本文对KBr压片法、KCl压片法以及萨特勒图谱采用的，糊剂法所绘制的三氯异氰尿酸的红外光谱进行了分析、对照。KCl压片法克服了溶剂的影响，简单、直观地体现了物质的精细结构。同时，将三氯异氰尿酸分别与KCl、KBr研磨，和三氯异氰尿酸纯品进行了紫外－可见吸收光谱对照。实验发现，与KBr研磨的三氯异氰尿酸和纯品的吸收峰有差异，而与KCl研磨后的三氯异氰尿酸和纯品一致，说明结构未发生变化。因此，认为KCl压片法是绘制三氯异氰尿酸红外光谱较好的方法。     

威灵仙及其伪品的FTIR法直接鉴定

采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）法，借助OMNI采样器直接测定了中药材威灵仙及其伪品华东菝葜、山木通和毛柱铁线莲的红外光谱，结果发现正伪品的红餐光谱差别较大。因此FTIR法可以直接、快速、准确地对威灵仙与其伪品华东菝葜、山木通和毛柱铁线莲进行区别鉴定。     

光控-晶控相结合的膜厚监控法对滤光片膜厚的研究

针对光电极值法和石英晶振法各自的弊端,结合两种方法提出了光控-晶控膜厚监控法.在相同工艺条件下,分别使用这三种方法监控905nm窄带滤光片(规整膜系)和830nm截止滤光片(非规整膜系)的膜厚,对制备的滤光片的透射率光谱曲线进行比较.结果表明,光控-晶控膜厚监控法除了各项指标都符合要求外,在曲线通带处获得的平均透过率值比光电极值法和石英晶振法获得的平均透过率值提高了3%~6%,且与理论光谱基本吻合,光谱特性最好.该方法不仅对规整和非规整膜系都能进行监控,且能有效降低膜厚误差,提高光谱特性.     

抗疲劳类保健品中非法添加药物的拉曼检测法

本文采用拉曼光谱方法研究抗疲劳类保健品中非法添加化学药物的快速筛查方法。该方法结合拉曼光谱初筛、光谱叠加分析和增强拉曼光谱以获取样品的特征拉曼信息,通过分析样品和化学药物的拉曼信息的匹配程度,判断抗疲劳类保健品中是否非法添加了化学药物。采用这种方法对北京公安在市场上抽样送检的上百种保健品进行了测试,检测的准确性大于95%,这表明拉曼光谱方法可用于快速筛查抗疲劳类保健品中是否非法添加药物。     

塞曼调制磁旋转激光光谱方法

首次在可见光波段采用塞曼调制磁旋转激光光谱技术有效地将磁旋转信号（ｎ＋，－ｎ－）从激光本底以及高阶磁旋转信号中分离出来，因而有非常高的测量灵敏度与信噪比以及无吸收本底，同时又可以抑制高转动量子态的跃迁谱线，减少谱线重叠现象，非常适合许多自由基分子的测量。文中给出了这种光谱技术的理论分析，并以ＮＯ２分子作为检验对象，由理论模拟计算所得谱线的强度，线型和位相与实测结果符合较好，因此也可利用这种光谱方法     

基于高光谱技术检测全蛋粉掺假的研究

传统食品掺假分析多集中于检测特定已知或者怀疑可能存在的掺假物，然而由于掺假形式的多样性以及新的掺假物不断出现，使得传统检测方法具有局限性。目前，全蛋粉作为鲜蛋理想替代品掺假现象十分严重，然而不管是国内还是国外，其掺假检测都鲜有研究。因此，为了探索一种快速检测全蛋粉掺假的方法，研究尝试使用最近快速发展起来的具有绿色、无损等优点的高光谱技术来检测全蛋粉掺假的可行性。从不同地区收集不同品牌的鸡蛋全蛋粉，按不同比例分别掺入淀粉、大豆分离蛋白、麦芽糊精以及三种掺假物的混合物进行试验样品的制备。样品进行光谱采集后，采用ENVI软件选取感兴趣区域(ROI)后提取出平均光谱。根据获得的光谱数据建立全波段下支持向量机(SVM)模型进行掺假的判别并采用偏最小二乘回归(PLSR)模型建立全波段与掺假浓度之间的关系。结果显示，采用径向基核函数所建立的SVM模型，其分类的正确率达到90%以上，基于PLSR建立掺假模型实际值与预测值相关系数R2_P均高于0.90。为了简化模型，采用回归系数法(RC)及连续投影法(SPA)提取特征波长，根据特征波长下的光谱数据建立RC-PLSR和SPA-PLSR模型，结果显示，经简化的模型依然具有良好的性能，说明使用高光谱技术来检测全蛋粉掺假是可行且高效的。     

超高分辨率光谱定标技术发展概况

介绍了高光谱分辨率光谱定标经常采用的几种技术手段,包括谱线灯法、单色准直光法、利用可调谐激光器和气体吸收池的方法等。通过对比几种国外高光谱分辨率大气痕量气体探测仪的光谱定标技术,阐述了不同光谱定标技术的原理、实施方法以及技术特点。针对大气痕量气体探测遥感器超高分辨率光谱定标的特点,指出定标设备的带宽应能达到0．001nm的水平,同时还应考虑采取优化定标算法、结合多种光谱定标方法等措施来满足高光谱分辨率大气痕量气体探测仪光谱定标的要求。     

空间外差光谱自适应基线校正研究

空间外差光谱具有较高的信噪比与光谱分辨率,在大气微量气体遥感领域得到重要应用,实现基线的自适应校正是光谱预处理的重要环节。基于光谱的特点,分别采用阈值拟合法和改进的经验模态法对实测近红外水汽空间外差光谱进行基线校正。结果表明,两种方法均能实现光谱基线的自动扣除;以光谱扭曲程度及光谱相似度对两种方法的校正效果进行定量评价,阈值拟合法校正后的光谱扭曲程度及光谱相似度为0.761和0.955,改进经验模态法的结果分别为0.717和0.954,说明改进经验模态法略优。在校正方法的耗时上,改进经验模态法以其特有的算法优势仅需较少的迭代次数就能获得最终的基线光谱,完成校正,耗时不足阈值拟合法的十分之一,效率更高。     

基于光谱连接空间的彩色相机光谱重构研究

针对彩色相机三通道响应值重构光谱反射率精度低的问题,提出了基于光谱连接空间的彩色相机光谱反射率重构方法。首先通过光谱反射率已知的训练样本集和多项式拟合方法建立相机响应值到光谱连接空间的转换矩阵,然后利用该矩阵将待重构样本的相机响应值映射到光谱连接空间,最后选用合适的光谱重构算法在光谱连接空间内实现光谱反射率重构,并利用色度误差和光谱误差两个指标对重构结果进行评价。在上述过程中,鉴于转换矩阵的重要性,采用了基于反距离加权的最小二乘法计算转换矩阵以提高相机响应值到光谱连接空间的转换精度。实验结果表明:本文方法切实可行且精度可靠,与基于彩色相机三通道响应值的光谱重构方法相比,色度重构精度和光谱重构精度均显著提高,平均色差和谱差分别为1.145 2和0.010 3,可在较大程度上满足数字典藏、高保真颜色复制等的需要。     

基于高斯拟合的光纤型SPR信号的峰值检测算法

光纤型表面等离子共振光谱具有半峰宽较宽,共振峰不尖锐等特征,传统的针对棱镜型SPR光谱的峰值检测算法无法准确定位此类光谱的共振峰值。为了准确计算光纤型SPR光谱的共振波长,提出了一种基于信赖域算法的高斯拟合方法,在拟合的光谱曲线上利用一维搜索的方式确定峰值位置。通过对标准甘油光谱数据的处理,证明高斯拟合法能够适应光纤型SPR光谱的特征,波长计算准确。通过搭建的SPR系统,实验测量了不同浓度下蔗糖溶液的SPR光谱数据,并分别采用加权质心法,追踪质心法和该研究提出的高斯拟合法进行共振波长的计算。结果表明高斯拟合法能够有效提升分辨率,且运算速度较快,有利于工程集成。