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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CCD 44

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 AVIRIS 283

10．1．2 Hymap 284

10．1．3 AHI 284

10．1．4 OMIS 284

10．1．5 CASI 286

10．1．6 PHI/WPHI 286

10．2 星载系统 287

10．2．1 EO1卫星高光谱成像仪Hyperion 287

10．2．2 OrbView4卫星高光谱成像仪WarFighterl 287

10．2．3 PROBA-1卫星高光谱成像仪CHRIS 288

10．2．4 MRO火星探测器高光谱成像仪CRISM 289

10．2．5 月球矿物制图仪M3 289

10．2．6 美国中分辨率成像光谱仪MODIS 290

10．2．7 欧洲中分辨率成像光谱仪MERIS 290

10．2．8 中国中分辨率成像光谱仪CMODIS 291

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