[00714599]基于空间外差光谱仪干涉图的目标识别方法研究

课题来源与背景：空间外差光谱技术（SHS）集光栅与FTS技术于一体，是一种新型的超高光谱分辨遥感技术。该技术能有效应用于大气痕量气体等微弱信号目标的超光谱遥感探测。传统的高光谱目标识别方法在探测过程中需要预先获取背景光谱。该项目探索基于空间外差光谱仪干涉图分析的目标识别方法，克服了必须测量背景谱的限制，为空间外差光谱技术在目标识别上提供新方法，同时也是对SHS干涉图信息的有效挖掘。研究目标与意义：通过空间外差光谱仪干涉图调制机理研究、干涉图仿真研究建立痕量气体的空间外差光谱仪干涉图特征信息的参考谱；探索有效的干涉图特征信息提取方法，提出干涉图匹配的相关性算法；建立基于空间外差光谱仪干涉图分析的目标识别基本理论模型，并通过实测干涉图对理论模型加以验证优化；为基于空间外差光谱仪干涉图分析的大气痕量气体定性识别与量化分析提供理论支撑。项目工作是对空间外差光谱仪遥感数据信息的数据挖掘，有利于提高空间外差光谱仪遥感数据的分析反演能力，提升大气痕量气体等微弱信号目标的定性识别和定量化遥感监测能力。主要创新：该项目提出的基于空间外差光谱仪干涉图分析的目标识别的新方法对空间外差光谱技术的遥感信息进行了有效的数据挖掘。新方法是对传统高光谱（超光谱）识别技术的重要补充，有助于提高空间外差光谱仪遥感数据的分析反演能力，提升大气痕量气体的定性识别和定量化遥感监测能力。实际应用：该项目主要开展基于空间外差光谱仪干涉图分析的目标识别方法研究，旨在对SHS 干涉图进行信息挖掘。课题组重点开展了空间外差光谱仪干涉图调制机理研究及干涉图校正、微弱信号目标超光谱仿真及空间外差干涉图仿真、空间外差干涉谱特征提取与目标识别方法研究等工作。在研究对象方面，课题组不仅以大气中水汽为例的痕量气体微弱信号目标作为研究对象，还针对火箭尾焰中钾元素共振双线微弱信号目标开展研究。该项目系统深入地研究了基于空间外差干涉谱分析的目标识别方法，为空间外差光谱技术在目标识别上的新方法提供参考依据，同时使SHS 干涉图信息得到进一步挖掘应用。主要成果： 建立空间外差光谱仪干涉图调制理论模型。提出水汽等微弱信号目标超光谱仿真及空间外差干涉图仿真方法。建立基于空间外差光谱仪干涉图分析的目标识别基本理论模型。该项目已发表论文3篇，其中被SCI检索1篇，被EI检索3篇；另有4篇论文已被录用，其中SCI源刊2篇，EI源刊3篇。申请发明专利2项，授权1项；申请实用新型专利2项，授权2项。提升了研究团队，促进了研究人员科研能力的提高。期间，该项目负责人叶松于2013年12月晋升为研究员，项目研究骨干王新强老师、彭智勇老师分别于2013年12月、2014年12月晋升为高级实验师；项目负责人叶松结合该项目的部分研究成果申请并获得了2015年度国家自然科学基金资。难点：该项目开展了理想条件下目标的识别方法。在实际应用中，还需要考虑各种复杂的大气环境与条件。这将是课题组下一步的主要研究目标。项目开展干涉图目标识别方法还仅仅停留在目标的定性识别阶段，如何推进定量识别将在后续的工作中开展。项目开展基于干涉图的目标识别方法研究是传统目标光谱识别方法的有益补充，在实际应用中应当结合传统的光谱识别方法一起使用，有效提高目标的识别效果，以推进空间外差光谱技术的发展与应用。