基于GPU的快照式成像光譜復(fù)原研究.pdf

1、光譜成像技術(shù)集合了光譜技術(shù)和成像技術(shù)，具有多維信息獲取和處理能力，在各領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。快照式成像光譜儀，可在一個探測器積分時間內(nèi)獲得完整的三維數(shù)據(jù)集，在實時偵測等方面具有巨大發(fā)展?jié)摿?，目前已成為研究熱點。
　　目前的快照式成像光譜技術(shù)研究大多針對結(jié)構(gòu)進行創(chuàng)新改進，對后期數(shù)據(jù)處理研究較少。此外，目前的光譜處理軟件多處理離線數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集與處理間相互獨立，集成度低，在一定程度上限制了快照成像光譜技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用。
　　本課題以實

2、驗室研制的快照式成像光譜儀樣機為研究平臺，研究其光譜復(fù)原算法，旨在最終搭建一套集數(shù)據(jù)采集、處理、顯示等功能于一體的光譜復(fù)原系統(tǒng)，實現(xiàn)干涉圖的實時采集、光譜曲線和光譜切片的提取、圖像彩色合成以及光譜數(shù)據(jù)存儲等功能。本課題主要圍繞以下幾個方面開展了研究工作：
　　首先，對快照式成像光譜儀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理進行了研究，分析了系統(tǒng)獲得的干涉數(shù)據(jù)特性和可能存在的誤差，在此基礎(chǔ)上，對數(shù)據(jù)預(yù)處理、傅里葉變換及光譜定標(biāo)等光譜復(fù)原算法進行研究，重

3、點研究了亞像素精度的圖像配準(zhǔn)問題和非均勻干涉信號的光譜復(fù)原問題。
　　其次，結(jié)合CUDA并行計算架構(gòu)，提出并實現(xiàn)了一種基于GPU的并行化光譜復(fù)原算法，在不損失光譜復(fù)原精度的情況下，獲得了20倍以上的光譜復(fù)原效率提升，大幅提高了光譜復(fù)原效率。
　　再次，成功搭建了一套集數(shù)據(jù)采集、處理、顯示等功能于一體的光譜數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，實現(xiàn)了干涉圖的實時采集、光譜處理、顯示及存儲等功能。
　　最后，以實驗室研制的快照式成像光譜儀樣機和本