基于电子倍增的高光谱成像链模型的系统信噪比分析

作     者：余达 刘金国 何昕 何家维 陈佳豫 张晓阳 彭畅 Yu Da;Liu Jinguo;He Xin;He Jiawei;Chen Jiayu;Zhang Xiaoyang;Peng Chang

作者机构：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049 

出 版 物：《光学学报》 (Acta Optica Sinica)

年 卷 期：2018年第38卷第11期

页      面：21-28页

核心收录：

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 081802[工学-地球探测与信息技术] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 081602[工学-摄影测量与遥感] 0816[工学-测绘科学与技术] 

基　　金：国家自然基金项目(61405191) 吉林省科技发展计划项目(20160101273JC,20150520102JH) 

主　　题：探测器 高光谱成像 信噪比 电子倍增 太阳高度角 地物反射率 

摘      要：高光谱成像的应用效果非常依赖于所获取的图像信噪比(SNR)。在高空间分辨率下,帧速率高、信噪比低,由于光谱成像包含了两维空间-光谱信息,不能使用时间延迟积分(TDI)模式解决光能量弱的问题;目前多采用摆镜降低应用要求,但增加了体积和质量,获取的图像不连续,且运动部件降低了航天的可靠性。基于此,将超高速电子倍增与成像光谱有机结合,构建了基于电子倍增的高分辨率高光谱成像链模型,综合考虑辐射源、地物光谱反射、大气辐射传输、光学系统成像、分光元件特性、探测器光谱响应和相机噪声等各个环节,可用于成像链路信噪比的完整分析。采用LOWTRAN 7软件进行大气辐射传输计算,对不同太阳高度角和地物反射率计算像面的照度,根据电子倍增电荷耦合器件(EMCCD)探测器的噪声模型,计算出不同工作条件下的SNR。对SNR的分析和实验,选择适当的电子倍增增益,可使微弱光谱信号SNR提高6倍。