一种针对单透镜光谱装置的光谱分辨率获取方法与流程

技术特征：
1.一种针对单透镜光谱装置的光谱分辨率获取方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1、首先利用单透镜光谱装置采集包含各波段准焦像和离焦像的图像；步骤2、根据所采集的图像中一个像元内准焦波长与离焦波长的衍射能量集中度来计算得到单透镜光谱装置的光谱分辨率，具体来说：将准焦波长λ1在最大焦深时采集的强度值与在离焦波长λ2焦点位置采集的强度值相等的情况定义为临界条件，并以此为依据进行光谱分辨率的计算；其中，d表示准焦波长λ1的焦深，f(λ1)和f(λ2)分别是准焦波长λ1和离焦波长λ2的焦点位置；当准焦波长λ1在最大焦深位置时的强度与在f(λ2)位置的强度相等时，定义为临界条件，此时的波长差即为光谱分辨率δλ，具体为：δλ＝λ2‑
λ1。2.根据权利要求1所述针对单透镜光谱装置的光谱分辨率获取方法，其特征在于，在步骤2中，假设单透镜光谱装置的透镜直径为2a，在波长为λ时对应的焦距为f，以原点为焦点位置，建立三维坐标系；引入两个无量纲常量：其中，z表示光轴上的离焦量；x,y表示像在垂直于光轴面上的位置；已知光束通过透镜后在光轴上的强度表达式为：透镜的焦距表示为：其中，n表示透镜折射率；r1、r2表示透镜的曲率半径，在透镜参数确定后，相应曲率半径也确定，为常数；对于不同的波长，透镜折射率n是不相同的，利用柯西色散公式进行计算，表示为：其中，a、b、c表示柯西系数；根据上式可知，焦距f与波长λ的关系表示为：上式中，定义r＝(1/r1‑
1/r2)，以方便表述；从而得出焦距变化量
△
f和波长变化量
△
λ的关系为：
δf＝f'(λ)δλ (6)其中，f’(λ)是由透镜参数所决定的，对应公式(5)的导数，表示焦距随波长变化的变化率；由于其中，其中，u1和u2分别是波长λ1在最大焦深位置以及波长λ2对应的焦点位置时的u值；将式(8)带入式(7)并进行化简，得到：其中，z2‑
z1＝f(λ2)
‑
f(λ1)＝
△
f；z1和z2分别表示波长λ1和波长λ2对应的焦点位置；则根据式(9)和式(6)得到光谱分辨率δλ表示为：其中，d表示准焦波长λ1的焦深；f(λ1)和f(λ2)分别是准焦波长λ1和离焦波长λ2的焦点位置；结合公式(10)和公式(6)推导得知光谱分辨率δλ表示为：δλ＝
△
λ＝λ2‑
λ1。3.根据权利要求2所述针对单透镜光谱装置的光谱分辨率获取方法，其特征在于，准焦波长λ1的焦深d≈2fp；其中，f＝f/2a，表示系统的f数；p表示探测器的像元大小；故影响光谱分辨率的参数包括：f、p以及f’(λ)；其中，f和f’(λ)都是由单透镜光谱装置的透镜参数所决定的，p是由选用的探测器决定的。

技术总结
本发明公开了一种针对单透镜光谱装置的光谱分辨率获取方法，首先利用单透镜光谱装置采集包含各波段准焦像和离焦像的图像；根据所采集的图像中一个像元内准焦波长与离焦波长的衍射能量集中度来计算得到单透镜光谱装置的光谱分辨率，具体来说：将准焦波长λ1在最大焦深时采集的强度值与在离焦波长λ2焦点位置采集的强度值相等的情况定义为临界条件，并以此为依据进行光谱分辨率的计算。上述方法能针对单透镜光谱装置准确的获取光谱分辨率，计算过程高效简单，克服单透镜光谱获取装置无法直接利用瑞利判据进行光谱分辨率计算的缺点。接利用瑞利判据进行光谱分辨率计算的缺点。接利用瑞利判据进行光谱分辨率计算的缺点。


技术研发人员：何培栋 袁艳 吕群波 王建威
受保护的技术使用者：中国科学院空天信息创新研究院
技术研发日：2021.07.30
技术公布日：2021/11/14