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第1章 引言1

1．1 成像光谱技术的基本原理1

1．1．1 成像光谱技术的物理基础1

1．1．2 成像光谱仪的实现原理19

1．2 成像光谱技术的发展24

1．2．1 成像光谱技术的国外研究24

1．2．2 成像光谱技术的国内研究26

参考文献27

第2章 成像光谱技术中的光电传感器29

2．1 光电传感器基本原理29

2．1．1 光电导传感器30

2．1．2 光伏传感器34

2．2 硅传感器36

2．2．1 CCD的物理基础37

2．2．2 硅线列CCD44

2．2．3 硅面阵CCD传感器48

2．3 InSb传感器50

2．3．1 InSb传感器简介50

2．3．2 InSb探测器阵列的制备和性能51

2．3．3 InSb直接混成式焦平面阵列器件的工作原理及研制51

2．3．4 InSb探测器性能54

2．3．5 InSb大型焦平面阵列器件技术54

2．4 HgCdTe传感器54

2．4．1 HgCdTe传感器简介54

2．4．2 HgCdTe物理特性56

2．4．3 HgCdTe探测器结构57

2．4．4 HgCdTe探测器性能61

2．4．5 HgCdTe传感器的未来发展62

2．5 InGaAs传感器63

2．5．1 InGaAs传感器简介63

2．5．2 InGaAs物理特性64

2．5．3 InGaAs探测器结构65

2．5．4 InGaAs/PIN光电探测器性能68

2．5．5 InGaAs光电探测器现状与发展趋势70

2．6 面阵传感器最新技术进展71

2．6．1 高速帧转移背照面阵CCD传感器71

2．6．2 背照式减薄面阵CMOS传感器73

2．6．3 Si PIN焦平面混成阵列74

2．6．4 宽谱响应HgCdTe焦平面75

2．6．5 量子阱红外焦平面75

2．7 小结77

参考文献77

第3章 光学系统的设计79

3．1 成像光谱仪的成像方式79

3．1．1 光机扫描成像方式79

3．1．2 推帚成像方式80

3．1．3 凝视成像方式81

3．1．4 成像光谱仪成像方式的特点82

3．2 成像光学系统83

3．2．1 光机扫描部件83

3．2．2 反射式成像系统86

3．2．3 折射式成像系统88

3．2．4 折－反射式成像系统90

3．2．5 成像光学系统的特点90

3．3 分光方式90

3．3．1 棱镜分光91

3．3．2 光栅分光93

3．3．3 傅里叶变换分光102

3．3．4 AOTF分光105

3．3．5 LCTF分光107

3．3．6 集成阶跃滤光片分光108

3．3．7 楔形滤光片分光110

3．4 推帚式成像光谱仪的宽视场实现方法110

3．5 成像光谱仪的像质分析112

3．5．1 Strehl判断112

3．5．2 瑞利判断113

3．5．3 分辨率113

3．5．4 光学传递函数114

3．5．5 点列图115

参考文献115

第4章 电子学设计117

4．1 探测器的信号处理技术117

4．1．1 光机扫描式成像光谱仪信号处理技术117

4．1．2 CCD和焦平面探测器信号处理技术124

4．2 数据采集系统138

4．2．1 模拟信号调理139

4．2．2 A/D转换140

4．2．3 系统时序控制140

4．2．4 数据传输与记录141

4．2．5 数据显示与监控142

参考文献143

第5章成 像光谱定量化技术144

5．1 成像光谱系统的光谱与辐射定标技术144

5．1．1 实验室定标144

5．1．2 成像光谱仪的辐射定标技术145

5．1．3 机上／星上定标149

5．1．4 定标场定标150

5．1．5 其他定标方式和空、天、地一体化测量150

5．2 成像光谱仪的影像预定位技术150

5．2．1 稳像技术151

5．2．2 高精度内方位元素定标153

5．2．3 机载成像光谱仪的位置姿态参数获取技术158

参考文献165

第6章 成像光谱仪的系统评价技术166

6．1 基于实验室检测的系统评价166

6．1．1 成像光谱仪的光谱特性及评价166

6．1．2 成像光谱仪的辐射特性及评价168

6．1．3 成像光谱仪的几何特性及评价169

6．2 基于图像的系统评价170

6．2．1 常规的图像评价参数170

6．2．2 图像的几何特性评价171

6．2．3 图像的光谱特性评价173

参考文献174

第7章 成像光谱仪的系统设计176

7．1 成像光谱仪系统指标分析176

7．1．1 系统的探测灵敏度设计分析176

7．1．2 系统的MTF设计分析191

7．1．3 系统的光谱分辨率设计分析193

7．1．4 系统设计中其他问题的考虑199

7．2 星载成像光谱仪的设计202

7．2．1 卫星轨道202

7．2．2 系统总体指标设计204

7．2．3 系统总体方案设计209

7．2．4 系统灵敏度分析和设计小结214

7．3 机载成像光谱仪的设计218

7．3．1 系统总体指标设计218

7．3．2 系统总体方案设计223

7．3．3 系统灵敏度分析和设计小结228

参考文献231

第8章 成像光谱数据的信息处理技术232

8．1 成像光谱数据的特点与数据格式232

8．1．1 成像光谱数据的特点232

8．1．2 成像光谱数据的格式233

8．2 成像光谱数据的辐射校正237

8．2．1 成像光谱仪的辐射校正237

8．2．2 图像的均匀性校正239

8．2．3 其他辐射缺陷的修正240

8．3 成像光谱数据的几何校正240

8．3．1 遥感平台不稳定带来的几何变形241

8．3．2 基于IMU/GPS的成像光谱影像数据几何校正方法242

8．4 反射率图像的生成249

8．4．1 基于辐射传输模型的校正方法250

8．4．2 基于地面同步测量的校正方法251

8．5 其他预处理内容253

8．6 成像光谱数据的分级输出253

8．7 成像光谱数据的压缩254

8．7．1 数据压缩基本理论254

8．7．2 成像光谱数据的信息分布特征255

8．7．3 成像光谱数据的无损压缩256

8．7．4 高光谱图像的高保真压缩257

8．7．5 实时压缩系统硬件体系结构设计257

参考文献258

第9章 成像光谱数据的应用259

9．1 成像光谱数据应用的技术优势259

9．2 成像光谱数据的应用案例262

9．2．1 区域制图（区域测绘制图、环境专题图）262

9．2．2 海洋环境监测265

9．2．3 农业遥感269

9．2．4 内陆水质遥感271

9．2．5 遥感考古273

9．2．6 土地资源与退化调查275

9．2．7 城市遥感276

9．2．8 公共安全279

9．2．9 区域碳收支定量研究280

参考文献281

第10章 国内外主要成像光谱仪概览及发展趋势283

10．1 机载系统283

10．1．1 AVIRIS283

10．1．2 Hymap284

10．1．3 AHI284

10．1．4 OMIS284

10．1．5 CASI286

10．1．6 PHI/WPHI286

10．2 星载系统287

10．2．1 EO1卫星高光谱成像仪Hyperion287

10．2．2 OrbView4卫星高光谱成像仪WarFighterl287

10．2．3 PROBA-1卫星高光谱成像仪CHRIS288

10．2．4 MRO火星探测器高光谱成像仪CRISM289

10．2．5 月球矿物制图仪M3289

10．2．6 美国中分辨率成像光谱仪MODIS290

10．2．7 欧洲中分辨率成像光谱仪MERIS290

10．2．8 中国中分辨率成像光谱仪CMODIS291

10．3 近期发展计划概览292

10．4 成像光谱技术的发展方向292

参考文献293