檢測錯誤，由后續(xù)的相位對齊處理予以校正。考慮到硬件實現(xiàn)，干涉數(shù)據(jù)疊加數(shù)目選為2 的冪次方。當(dāng)定標(biāo)干涉數(shù)據(jù)信噪比滿足要求等情況時，可不進行疊加均值處理。
[0093] (2)毛刺檢測/校正
[0094] 由于受到外界干擾、光學(xué)系統(tǒng)缺陷、電子學(xué)噪聲、探測器缺陷等影響，獲取干涉數(shù) 據(jù)中可能存在毛刺現(xiàn)象，表現(xiàn)為干涉圖上的單點或連續(xù)高幅值脈沖噪聲。為減小連續(xù)毛刺 現(xiàn)象，需要光學(xué)設(shè)計及裝調(diào)時，采用抑制光學(xué)組件間反射措施，例如將平行光學(xué)組件變?yōu)樾?形設(shè)計。而對于單點或數(shù)點毛刺，則需要在數(shù)據(jù)處理時進行識別及校正?？紤]到單點毛刺 的高幅值特點及便于硬件實現(xiàn)，由于干涉數(shù)據(jù)中央條紋區(qū)幅值變化劇烈，如果直接使用閾 值方法，則發(fā)生在這一區(qū)域的毛刺很難檢出。由于毛刺信號分布在整個頻譜，而有效光譜信 號僅分布在帶內(nèi)，這里采用先濾波，然后閾值檢測的方法，可較好解決這一問題。此時需滿 足的前提條件是：與奈奎斯特采樣定理相比，干涉數(shù)據(jù)是被過采樣的?？紤]到干涉數(shù)據(jù)中央 條紋區(qū)變化劇烈，而邊緣區(qū)域變化平緩，因此中央條紋區(qū)使用高階次濾波器，而邊緣區(qū)域使 用低階次濾波器。
[0095] 三種干涉數(shù)據(jù)的毛刺檢測使用濾波和閾值比較方法實現(xiàn)，干涉數(shù)據(jù)的毛刺校正使 用毛刺左右臨近點的均值代替毛刺點，完成毛刺校正。
[0096] (3)非線性校正
[0097] 由于電子學(xué)系統(tǒng)缺陷、探測器非線性響應(yīng)等原因，以及干涉數(shù)據(jù)自身特點，獲取干 涉數(shù)據(jù)中將不可避免的存在非線性現(xiàn)象，表現(xiàn)為復(fù)原光譜的帶內(nèi)信號泄露到帶外，出現(xiàn)帶 外光譜缺陷。因此本發(fā)明提出基于帶外光譜缺陷，使用卷積法或迭代法完成非線性校正系 數(shù)計算。
[0098] 本發(fā)明提出的干涉數(shù)據(jù)非線性校正算法流程如附圖3所示，首先校正ADC引入的 非線性，然后校正探測器引入的非線性。采樣干涉數(shù)據(jù)的非線性校正使用查找表方法完成。 對于ADC所有可能的輸出碼值，首先使用ADC非線性校正碼表進行校正，然后使用多次項非 線性校正公式計算對應(yīng)校正值，然后對這些值進行歸一化、放大處理，重新量化為ADC有效 位數(shù)值，便可建立校正碼表。針對非線性校正時，系數(shù)實時計算較為復(fù)雜的問題，采用便于 硬件實現(xiàn)的查找表方法實現(xiàn)非線性校正。
[0099] 非線性校正系數(shù)計算方法簡要介紹如下：卷積法使用實測低波數(shù)帶外光譜除以實 測低波數(shù)帶外光譜的自卷積近似給出二次非線性校正系數(shù)；而迭代法步驟如下：
[0100] 1.交流耦合輸出非線性干涉數(shù)據(jù)加上對應(yīng)直流分量，重建探測器輸出的完整干涉 數(shù)據(jù)；
[0101] 2.完整干涉數(shù)據(jù)經(jīng)傅里葉變換得到復(fù)原復(fù)數(shù)光譜，將復(fù)原復(fù)數(shù)光譜的低波數(shù)和高 波數(shù)帶外光譜置零，由于直流分量分布在Ocm1處，因此Ocm1處不做處理；
[0102] 3.置零處理復(fù)原復(fù)數(shù)光譜經(jīng)逆傅里葉變換得到修正干涉數(shù)據(jù)，并與原始完整干涉 數(shù)據(jù)做多項式擬合，得到擬合系數(shù)；
[0103] 4.使用擬合系數(shù)對原始完整干涉數(shù)據(jù)進行非線性校正，并分析校正干涉數(shù)據(jù)對應(yīng) 的帶外光譜殘差；
[0104] 5.重復(fù)步驟2~4,直到校正干涉數(shù)據(jù)對應(yīng)的帶外光譜殘差滿足要求，此時即為最 終的非線性校正系數(shù)。
[0105] (4)傅里葉變換
[0106] 對干涉數(shù)據(jù)進行傅里葉變換得到對應(yīng)復(fù)原復(fù)數(shù)光譜，并根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)對復(fù)原 復(fù)數(shù)光譜進行有效光譜提取，獲得有效帶內(nèi)復(fù)數(shù)光譜。這里使用快速傅里葉算法完成干涉 數(shù)據(jù)的傅立葉變換，可根據(jù)實際應(yīng)用需要選擇合適的快速傅里葉算法。干涉數(shù)據(jù)傅里葉變 換前需要確定干涉數(shù)據(jù)零光程差點并進行平移處理，本發(fā)明提出的零點檢測算法步驟如 下：首先由硬件檢測電路給出零光程差點的大致位置，然后由軟件在小范圍內(nèi)搜索干涉數(shù) 據(jù)最大值點，并將該最大值點作為零光程差點。
[0107] (5)相位校正
[0108] 由于光學(xué)系統(tǒng)缺陷、電子學(xué)系統(tǒng)延遲、儀器自身輻射、非零點采樣抖動等，干涉數(shù) 據(jù)經(jīng)傅里葉變換得到的是復(fù)數(shù)光譜，且光譜幅值僅具有相對意義，不代表目標(biāo)真實光譜輻 射水平，因此需要經(jīng)相位校正及輻射標(biāo)定才能得到具有實際意義的目標(biāo)實數(shù)光譜輻射值， 同時可將目標(biāo)光譜數(shù)據(jù)量減半，且無需保存全部第一定標(biāo)源和第二定標(biāo)源數(shù)據(jù)。
[0109] 本發(fā)明提出的基于相位對齊和復(fù)數(shù)輻射定標(biāo)方法，可同時完成目標(biāo)帶內(nèi)復(fù)數(shù)光譜 的相位校正及輻射標(biāo)定，如附圖4所示?，F(xiàn)將該算法介紹如下：本算法的原理是，由于目標(biāo)、 第一定標(biāo)源和第二定標(biāo)源的復(fù)原復(fù)數(shù)光譜間存在相位偏差，如果直接進行復(fù)數(shù)輻射定標(biāo)處 理，將會產(chǎn)生很大誤差。因此，復(fù)數(shù)輻射定標(biāo)前，先對三種場景光譜做相位對齊處理，現(xiàn)以常 數(shù)相位對齊為例，說明算法步驟如下：
[0110] 1.由傅里葉變換得到的三種場景帶內(nèi)光譜stg、Scbl、Scb2;
[0111] 2.取三種場景干涉數(shù)據(jù)中央條紋區(qū)的小雙邊干涉圖做傅里葉變換，得到三種場景 的低分辨率帶內(nèi)光譜f、CC;
[0112] 3.利用CORDIC算法分別計算帶內(nèi)光譜Stg、Scbl、Scb^相位值，并計算各自帶內(nèi)光 譜相位均值，記為^、％ b2 ;
[0113] 4.條紋計數(shù)錯誤檢測，如果發(fā)生條紋計數(shù)錯誤，則剔除該數(shù)據(jù)；
[0114] 5.計算第一定標(biāo)源和目標(biāo)場景帶內(nèi)光譜相位均值與第二定標(biāo)源帶內(nèi)光譜相位均 值偏差，即：
[0117] 6.利用CORDIC算法計算帶內(nèi)光譜相位均值偏差的三角函數(shù)值作為相位對齊因 子，即：
[0118]
[0119]

[0120] 7.分別對第一定標(biāo)源和目標(biāo)場景帶內(nèi)復(fù)數(shù)光譜做相位對齊處理，即：
[0121] St；= StgXkcb2tg
[0122] Scbl' = Scbl X kcb2 cbl
[0123] 8.利用復(fù)數(shù)輻射定標(biāo)方法對目標(biāo)帶內(nèi)復(fù)數(shù)光譜進行處理，取結(jié)果實部作為目標(biāo)定 標(biāo)光譜，結(jié)果虛部可用于輻射定標(biāo)誤差評估。即：
[0125] 當(dāng)不同入射場景干涉數(shù)據(jù)間相位偏差表現(xiàn)為波數(shù)的線性函數(shù)時，將帶內(nèi)光譜按波 數(shù)分為第一子帶內(nèi)光譜和第二子帶內(nèi)光譜，分別計算目標(biāo)和第一定標(biāo)源子帶內(nèi)光譜相位均 值與對應(yīng)第二定標(biāo)源子帶內(nèi)光譜相位均值偏差。用這兩個相位均值偏差值和對應(yīng)子帶內(nèi)光 譜的中心波數(shù)，計算相位對齊公式y(tǒng) = kv+b的斜率和常數(shù)項。然后計算帶內(nèi)光譜波數(shù)對應(yīng) 的相位對齊因子，用于目標(biāo)和第一定標(biāo)源帶內(nèi)光譜的相位對齊處理。
[0126] 本發(fā)明中針對可能發(fā)生的條紋計數(shù)錯誤，對動鏡轉(zhuǎn)向時引起整幅干涉數(shù)據(jù)漂移的 條紋計數(shù)錯誤，可在零光程差點檢測時自動校正。對動鏡運動過程中發(fā)生的條紋計數(shù)錯誤， 本發(fā)明提出基于帶內(nèi)光譜相位均值與閾值方法進行檢測，現(xiàn)對本方法介紹如下：
[0127] 1.干涉儀穩(wěn)定工作時，對同一場景入射輻射，非零點采樣抖動、探測器噪聲及電子 學(xué)系統(tǒng)隨機噪聲起伏、光學(xué)系統(tǒng)色散起伏、儀器固有相位等引起的光譜相位應(yīng)該在某一范 圍內(nèi)，即帶內(nèi)固有相位均值供S:? ;
[0128] 2.動境運動過程中的條紋計數(shù)錯誤，其引入的相位偏差應(yīng)不大于干涉數(shù)據(jù)零點采 樣偏移一個米樣點對應(yīng)的相位偏差，即PS錢；
[0129] 3.可簡單認為當(dāng)復(fù)原光譜的帶內(nèi)光譜相位均值滿足仍< W <朽，則發(fā)生條紋計 數(shù)錯誤。
[0130] 為進一步降低獲取目標(biāo)光譜數(shù)據(jù)量，可對目標(biāo)定標(biāo)光譜進行光譜編碼處理或引入 壓縮算法。
[0131] 本發(fā)明數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的FPGA內(nèi)部處理模塊框圖，如附圖5所示，F(xiàn)PGA片內(nèi)可按功 能劃分為三個部分：數(shù)據(jù)收發(fā)模塊；控制模塊；數(shù)據(jù)處理模塊，包括零光程差點檢測模塊、 毛刺檢測/校正模塊、非線性校正模塊、傅里葉變換模塊、相位對齊模塊、復(fù)數(shù)輻射定標(biāo)模 塊等。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)FPGA內(nèi)部模塊工作流程如下：
[0132] 1.系統(tǒng)上電后，在控制模塊控制下工作；
[0133] 2.FPGA通過數(shù)據(jù)收發(fā)模塊接收來自儀器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)或其他組件的第一定標(biāo)源、 第二定標(biāo)源和目標(biāo)的三種場景干涉數(shù)據(jù)；
[0134] 3.零光程差點檢測模塊給出第一定標(biāo)源、第二定標(biāo)源和目標(biāo)的三種場景干涉數(shù)據(jù) 對應(yīng)的零光程差點；
[0135] 4.疊加均值模塊對第一定標(biāo)源和第二定標(biāo)源干涉數(shù)據(jù)進行疊加均值處理，并將結(jié) 果存入DRAM 1，目標(biāo)干涉數(shù)據(jù)直接存入DRAM 1 ;
[0136] 5.三幅干涉圖在DRAM 1中存儲完畢后，啟動毛刺校正模塊依次對三種干涉數(shù)據(jù) 進行處理；
[0137] 6.步驟5完成后，非線性校正模塊依次對三種干涉數(shù)據(jù)進行非線性校正；
[0138] 7.三種場景干涉數(shù)據(jù)依次送入傅里葉變換模塊進行傅里葉變換和有效帶內(nèi)光譜 提取，然后將數(shù)據(jù)存入DRAM2 ;
[0139] 8.從DRAM1中將三種場景干涉數(shù)據(jù)中央條紋區(qū)對應(yīng)的小雙邊干涉數(shù)據(jù)送入相位 對齊模塊，計算相位對齊因子。然后對DRAM2中的第一定標(biāo)源和目標(biāo)場景帶內(nèi)復(fù)數(shù)光譜進 行相位對齊處理；
[0140] 9.將相位對齊處理后的三種場景帶內(nèi)復(fù)數(shù)光譜送入輻射定標(biāo)模塊，處理結(jié)果實部 即為實際的目標(biāo)定標(biāo)光譜；
[0141] 10.處理結(jié)果經(jīng)數(shù)據(jù)收發(fā)模塊存入板上Flash存儲器暫存。然后根據(jù)實際應(yīng)用，通 過合適數(shù)據(jù)接口，上傳到其他組件或主機進