第37卷，增刊 红外与激光工程 2008年6月 V ol.37 Supplement Infrared and Laser Engineering Jun. 2008
短波红外成像光谱仪性能检测与定标装置
何志平，刘 强，徐卫明，谢 锋，舒 嵘，王建宇
(中国科学院上海技术物理研究所，上海 200083)
摘要：描述了短波红外成像光谱仪研制中所涉及的系统总体性能检测与定标装置。短波红外成像光谱仪是一台基于棱镜-光栅-棱镜（PGP ）组合分光的、推帚式成像的航空成像光谱仪，其探测波段为1 000～2 500 nm，视场角为24°。短波红外成像光谱仪的系统总体性能检测贯穿于仪器研制的全过程中，包括对仪器关键器件的测试，仪器的空间分辨率、视场角及内方位元素等总体指标的测试；短波红外成像光谱仪的定标包括实验室及外场的光谱及辐射定标，它们是仪器研制成功及深入应用的重要保证。最后，介绍了仪器在实验室成像及航空实验成像状况。
关键词：短波红外； 成像光谱仪； 检测； 定标
中图分类号：TN21 文献标识码：A 文章编号：1007-2276(2008)增(红外)-0531-05
Equipment of performance testing and calibration of shortwave
infrared hyperspectral imager
HE Zhi-ping, LIU Qiang，XU Wei-ming, XIE Feng, SHU Rong, WANG Jian-yu
（Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200083, China）
Abstract:The equipment and technique of performance testing and calibration that had involved in the development of Shortwave Infrared Hyperspectral Imager (SWHI) was presented. The SWHI was an airborne pushbroom hyperspectral imager based on Prism-Grating-Prism(PGP) taken as dispersing element, and its wavelength range was 1 000～2 500 nm，field of view is 24 °，spectral channels is 128 channels. The dispersing element is tested during the development of the SWHI, and the system performance was tested and calibrated, include spectral overlapping from different order, spatial resolution, spectral and radiation calibration, etc.
Key words:Shortwave ； Hyperspectral imager ； Testing； Calibration
0 引 言
光学成像技术和光谱技术是历史悠久而又应用广泛的两种光电技术，它们通过接收来自目标的光辐
射，对目标进行分析和识别。成像仪是利用物质的形态特征来区分地物目标的仪器，光谱仪就是利用物质光谱特征来识别物质的仪器。成像光谱技术，是成像
收稿日期：2008-06-06
技术和光谱技术的有机结合，能在获取所观测对象二
维空间特征信息的同时，以高光谱分辨率获取目标的光谱信息，使直接区分和识别成像目标成为可能。成像光谱仪的历史起始于20世纪80年代早期美国喷气推进实验室（JPL ）开发的机载成像光谱仪（AIS ）。1983年，JPL 开始开发著名的机载可见光/近红外超光谱成像光谱仪（A VIRIS ），并于1987年成功进行
作者简介：何志平（1977-），男，江西新余人, 助理研究员，主要从事光学系统设计、光电系统检测等方面的研究。Email: [email protected]
532 红外与激光工程：红外成像系统仿真、测试与评价技术 第37卷
首次飞行实验，由此开始，成像光谱技术开始进入飞速发展时期。世界各国竞相发展各种不同的成像光谱仪系统，它在生态、地质、矿产、海洋、陆地水资源、冰雪和大气环境等各遥感领域和伪装识别、武器性质识别和部队作战环境侦察等军事应用方面具有广泛的应用前景[1-8]。
短波红外波段是遥感应用的一个重要波段，在短波红外反射光谱中，许多物体特别是岩石矿物存在着可分辨的吸收和反射特征峰。以前，短波红外波段由于受到探测器性能的制约，仪器的发展受到很大的限制。近年来，短波红外探测器技术的发展，为研制高性能的短波红外成像光谱仪提供了可能。短波红外成像光谱仪（SWHI ）就是在该背景下进行研制的一台基于棱镜-光栅-棱镜（PGP ）组合分光的、推帚式成像的航空成像光谱仪。
性能检测与定标技术的研究是SWHI 研制的重要组成部分，它包括关键器件性能的测试、系统总体性能测试、实验室光谱与辐射定标、现场光谱与辐射定标等方面的内容。介绍了短波红外成像光谱仪研制及应用中涉及的若干但非全部的测试方法及装置。最后，介绍了仪器在实验室成像及航空实验成像状况。
图1 推帚式成像光谱仪成像原理
Fig.1 Scheme of a pushbroom hyperspectal imager
1.2 短波红外成像光谱仪性能指标
短波红外成像光谱仪（SWHI ）光学头部如图2所示，其总体设计性能指标如下：空间采样间隔
GSD(
按航高2 000 m计算) 优于2.8 m；焦距22.5 mm；瞬时视场(IFOV)优于1.33 mrad；视场角24°；光谱范围1 000～2 500 nm；波段数大于等于128；光谱分辨率
1 短波红外成像光谱仪
成像光谱仪因为成像方式、分光方式不同而特点各异。短波红外成像光谱仪是一台基于棱镜-光栅-棱镜组合分光的、推帚式成像的航空成像光谱仪，现从其成像原理，总体指标两方面对其作一个简要介绍。 1.1 推帚式成像光谱仪基本原理[2]
推帚式成像光谱仪通常由成像镜、窄缝、
准直镜、色散器件（棱镜、光栅等）、会聚镜和面阵探测器组成，如图１所示为推帚式色散分光型成像光谱仪原理图，其基本工作原理是：来自窄长型地物目标的辐射进入仪器，成像在放置于成像镜焦面处的狭缝上，通过狭缝的连续光辐射，由准直镜准直，再经色散器件色散后，由会聚镜会聚于面阵探测器。此时，面阵探测器中的一维完成空间成像，称之为空间维，而另一维完成光谱成像，称之为光谱维，再经由平台的向前（x 向）运动而完成大范围的推帚成像。这样，面阵探测器的光谱数据，加上飞行平台的运动就得到地面目标二维图像和图像中各像元的光谱数据。
图2 短波红外成像光谱仪
Fig.2 Photo of shortwave infrared hyperspectral imager
2 短波红外成像光谱仪性能检测方法及装置
短波红外成像光谱仪的系统总体性能检测贯穿于仪器研制全过程中，包括对仪器关键器件的测试，仪器的空间分辨率、视场角及内方位元素等总体指标的测试。检测装置主要由平行光管、高精度二维转台、目标模拟板、光源、及相关辅助设备组成。如图3所示，将短波红外成像光谱仪放置于平行光管前面的二维转台上，平行光管焦点处的放置目标模拟板，目
图3 SWHI性能检测装置 Fig.3 Equipment of performance testing
增刊 何志平等：短波红外成像光谱仪性能检测与定标装置 533
标模拟板由光源照亮，以模拟不同形状的无穷远目标，满足测试需求。 2.1 空间分辨率检测
将狭缝对状的目标模拟板放置于平行光管焦面处，用光源照亮，狭缝的宽度与平行光管组合，其张角与短波红外成像光谱仪（SWHI ）瞬时视场相当。测试中平行光管焦距4 m，狭缝宽度为4 mm，间距4 mm。狭缝对应视场角为1 mrad，小于仪器瞬时视场1.33 mrad。
mrad ，小于仪器瞬时视场1.33 mrad的1/8。测试过程如下所述：孔与平行光管组合，模拟无穷远点目标发出的连续光辐射，进入成像光谱仪后，在成像光谱仪面阵探测器上的成像情况为图5中红色条带所标示，改变成像光谱仪相对于无穷远目标的相对角度，
1
2
3
图5 内方位元素及畸变检测
Fig.5 Testing of orientation element and distortion
图4 空间分辨率测试
Fig.4 Result of spacial resolution test
可以使红色条带沿空间维运动，记下转台转角及其对应的图像，通过图像数据处理可以获得成像光谱仪各像元对应的视场值，由公式(1)从而得出成像光谱仪的主点，主距及畸变值。
x i −x 0=f tan(θi −θ0) +∆x
(i =1,2, " , n ) （1）
图4所示为SWHI 空间分辨率检测时面阵探测器
上所成的狭缝对图像，图中可以看出明暗条纹对比明显，图中所标3个点的DN 值减去暗电平后，从1～3分别为：176，102，183，明暗对比相差约55%。由P = [(DN 2-DN 1) /（DN 2+DN 1）]×100％得出被测系统的分辨率，其中DN 2为明条纹的电信号值，DN 1为暗条纹的电信号值。
2.2 内方位元素及畸变测试
内方位元素及畸变测试的是建立成像光谱影像与地物目标间的几何位置关系，内方位元素指的是光谱仪的主点，主距。从成像光学原理上看，成像光谱
仪可看作多个具有中间像面、窄缝型视场光阑、二次成像的线阵相机，其中的二次成像模块中还包含色散组件，如光栅、棱镜、PGP 等。为更好的描述成像光谱仪内方位元素及畸变测试方法，将空间维为N 、光谱维为M 的成像光谱仪作如下假定：假定成像光谱仪为M 个线阵相机，这M 个线阵相机的探测元均为N 个，线阵成像视场一致，但成像光谱不同。对成像光谱仪的内方位元素及畸变测试就相当于对这M 个线阵相机进行测试。
将孔状的目标模拟板放置于平行光管焦面处，用光源照亮，孔的尺寸与平行光管组合，其张角与短波红外成像光谱仪1/8瞬时视场相当。测试中平行光管焦距4 m，孔的直径为0.5 mm。孔对应视场角为0.125
式中：x 0为主点位置；θ0为主点对应的转台角度值；f 为主距；x i 为像点位置；θi 为像点对应的转台角度值；∆x 为畸变值。
3 短波红外成像光谱仪定标方法及装置
短波红外成像光谱仪的定标包括实验室及外场的光谱及辐射定标，它们是仪器研制成功及深入应用的重要保证。 3.1 实验室光谱定标
光谱定标的任务是确定光谱仪各通道的光谱响
应函数，并由此得到其中心波长及等效带宽。如图4所示，将短波红外成像光谱仪放置于平行光管前面的二维转台上，并用单色仪出射狭缝代替目标板放置于平行光管的焦面位置处，图中所示装置就成为实验室光谱定标装置。光源发出的短波红外辐射经聚光后打在单色仪的入射狭缝上，通过单色仪分光后从出射狭缝射出单色光，然后经由平行光管形成一束平行光，进入成像光谱仪，由数据采集系统得到光谱通道的光谱响应。如图6为短波红外光谱仪光谱定标实图。
534
红外与激光工程：红外成像系统仿真、测试与评价技术 第37卷
图6 短波红外成像光谱仪光谱定标
Fig.6 Spectral calibration
图8
现场定标积分球
Fig.8 Equipment of radiation calibration
3.2 实验室辐射定标
辐射定标是对仪器辐射响应度的标定，
它几乎存在于所有光电仪器定标过程中，对成像光谱仪器而言，辐射定标就是确定探测元产生的电信号与空间某点反射的某波长的强度的对应关系。图7为短波红外成像光谱仪辐射定标示意图，成像光谱仪置于离积分球约300 mm处，并对准出射口中心，使总视场完全被积分球的出射光覆盖。从积分球出射口输出的光辐射进入成像光谱仪，此时，利用成像光谱仪的定标数
据采集功能采集定标数据，采集时应注意全面采集在遥感飞行时要用到的所有积分时间、光圈数、探测器温度在不同组合情况下的不同积分球能级的定标数据。此外还须采集在不同积分时间和探测器温度的组合情况下镜头盖未打开且在暗视场下的暗电流数据。
4 短波红外成像光谱仪成像实验
4.1 实验室转台载对外扫描成像实验
短波红外成像光谱仪在完成装配、光学调校、辐射定标和光谱定标后，将其固定于成像室的一维成像转台上，利用转台对外扫描进行了室外目标地物成像。经过像元替换，减去暗电平和均匀性校正后，转台试验获得的红外光谱图像合成的伪彩色图如图9所示。RGB 合成图像选取波段为：R-2202 nm，G-1996 nm，B-1595 nm。
图
9 转台试验伪RGB 彩色图
Fig.9 Turntable Image integrated in RGB form
4.2 机载成像实验
图10是短波红外成像光谱仪在航拍试验中获得的图像RGB 合成的伪彩色图。飞机航高1 000 m，幅宽340 m。RGB 合成图像选取波段为：R-2202 nm, G-1996 nm ,B-1595 nm。
图7 短波红外成像光谱仪辐射定标
Fig.7 Radiation calibration
3.3 外场定标装置
现场定标装置包括可移动的积分球、漫反射参照标准板、波长参照标准板，它们组合可实现在作业现场对成像光谱仪进行定标的功能。所定制的可移动式积分球辐射源可用于Y -12、Y-15机型的机载成像光谱仪现场定标。积分球具备结构紧凑、性能可靠、轻量化、操作灵活方便、外形简捷等特点，如图8所示。
图10 航拍试验伪RGB 合成图像 Fig.10 Aerial image integrated in RGB form
增刊 何志平等：短波红外成像光谱仪性能检测与定标装置 535
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5 结束语
短波红外成像光谱仪性能检测与定标贯穿于仪器研制及应用的全过程中，它包括研制前期的分部件检测，仪器集成时的装调校准、仪器研制完成后的的性能指标测试与评估。仪器实验室的测试与定标、以及仪器在实验室及航空成像实验验证了短波红外成像光谱仪的总体性能指标优于设计指标。
短波红外成像光谱仪性能检测及定标装置虽为短波红外成像光谱仪成功研制提供了保证，也尽可能地考虑到仪器应用所需的定标需求，但是，仪器的深入应用及推广对仪器的测试及定标的要求是不断提高的，这有赖于应用部门及仪器研制单位的通力合作，用户的应用需求才是仪器进步的最终推动力量。
参考文献:
[1]
WANG Jian-yu, SHU Rong, XUE Yong-qi, The development of
http://www.grain17.com/yq_class/yq_259_1.html
第37卷，增刊 红外与激光工程 2008年6月 V ol.37 Supplement Infrared and Laser Engineering Jun. 2008
短波红外成像光谱仪性能检测与定标装置
何志平，刘 强，徐卫明，谢 锋，舒 嵘，王建宇
(中国科学院上海技术物理研究所，上海 200083)
摘要：描述了短波红外成像光谱仪研制中所涉及的系统总体性能检测与定标装置。短波红外成像光谱仪是一台基于棱镜-光栅-棱镜（PGP ）组合分光的、推帚式成像的航空成像光谱仪，其探测波段为1 000～2 500 nm，视场角为24°。短波红外成像光谱仪的系统总体性能检测贯穿于仪器研制的全过程中，包括对仪器关键器件的测试，仪器的空间分辨率、视场角及内方位元素等总体指标的测试；短波红外成像光谱仪的定标包括实验室及外场的光谱及辐射定标，它们是仪器研制成功及深入应用的重要保证。最后，介绍了仪器在实验室成像及航空实验成像状况。
关键词：短波红外； 成像光谱仪； 检测； 定标
中图分类号：TN21 文献标识码：A 文章编号：1007-2276(2008)增(红外)-0531-05
Equipment of performance testing and calibration of shortwave
infrared hyperspectral imager
HE Zhi-ping, LIU Qiang，XU Wei-ming, XIE Feng, SHU Rong, WANG Jian-yu
（Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200083, China）
Abstract:The equipment and technique of performance testing and calibration that had involved in the development of Shortwave Infrared Hyperspectral Imager (SWHI) was presented. The SWHI was an airborne pushbroom hyperspectral imager based on Prism-Grating-Prism(PGP) taken as dispersing element, and its wavelength range was 1 000～2 500 nm，field of view is 24 °，spectral channels is 128 channels. The dispersing element is tested during the development of the SWHI, and the system performance was tested and calibrated, include spectral overlapping from different order, spatial resolution, spectral and radiation calibration, etc.
Key words:Shortwave ； Hyperspectral imager ； Testing； Calibration
0 引 言
光学成像技术和光谱技术是历史悠久而又应用广泛的两种光电技术，它们通过接收来自目标的光辐
射，对目标进行分析和识别。成像仪是利用物质的形态特征来区分地物目标的仪器，光谱仪就是利用物质光谱特征来识别物质的仪器。成像光谱技术，是成像
收稿日期：2008-06-06
技术和光谱技术的有机结合，能在获取所观测对象二
维空间特征信息的同时，以高光谱分辨率获取目标的光谱信息，使直接区分和识别成像目标成为可能。成像光谱仪的历史起始于20世纪80年代早期美国喷气推进实验室（JPL ）开发的机载成像光谱仪（AIS ）。1983年，JPL 开始开发著名的机载可见光/近红外超光谱成像光谱仪（A VIRIS ），并于1987年成功进行
作者简介：何志平（1977-），男，江西新余人, 助理研究员，主要从事光学系统设计、光电系统检测等方面的研究。Email: [email protected]
532 红外与激光工程：红外成像系统仿真、测试与评价技术 第37卷
首次飞行实验，由此开始，成像光谱技术开始进入飞速发展时期。世界各国竞相发展各种不同的成像光谱仪系统，它在生态、地质、矿产、海洋、陆地水资源、冰雪和大气环境等各遥感领域和伪装识别、武器性质识别和部队作战环境侦察等军事应用方面具有广泛的应用前景[1-8]。
短波红外波段是遥感应用的一个重要波段，在短波红外反射光谱中，许多物体特别是岩石矿物存在着可分辨的吸收和反射特征峰。以前，短波红外波段由于受到探测器性能的制约，仪器的发展受到很大的限制。近年来，短波红外探测器技术的发展，为研制高性能的短波红外成像光谱仪提供了可能。短波红外成像光谱仪（SWHI ）就是在该背景下进行研制的一台基于棱镜-光栅-棱镜（PGP ）组合分光的、推帚式成像的航空成像光谱仪。
性能检测与定标技术的研究是SWHI 研制的重要组成部分，它包括关键器件性能的测试、系统总体性能测试、实验室光谱与辐射定标、现场光谱与辐射定标等方面的内容。介绍了短波红外成像光谱仪研制及应用中涉及的若干但非全部的测试方法及装置。最后，介绍了仪器在实验室成像及航空实验成像状况。
图1 推帚式成像光谱仪成像原理
Fig.1 Scheme of a pushbroom hyperspectal imager
1.2 短波红外成像光谱仪性能指标
短波红外成像光谱仪（SWHI ）光学头部如图2所示，其总体设计性能指标如下：空间采样间隔
GSD(
按航高2 000 m计算) 优于2.8 m；焦距22.5 mm；瞬时视场(IFOV)优于1.33 mrad；视场角24°；光谱范围1 000～2 500 nm；波段数大于等于128；光谱分辨率
1 短波红外成像光谱仪
成像光谱仪因为成像方式、分光方式不同而特点各异。短波红外成像光谱仪是一台基于棱镜-光栅-棱镜组合分光的、推帚式成像的航空成像光谱仪，现从其成像原理，总体指标两方面对其作一个简要介绍。 1.1 推帚式成像光谱仪基本原理[2]
推帚式成像光谱仪通常由成像镜、窄缝、
准直镜、色散器件（棱镜、光栅等）、会聚镜和面阵探测器组成，如图１所示为推帚式色散分光型成像光谱仪原理图，其基本工作原理是：来自窄长型地物目标的辐射进入仪器，成像在放置于成像镜焦面处的狭缝上，通过狭缝的连续光辐射，由准直镜准直，再经色散器件色散后，由会聚镜会聚于面阵探测器。此时，面阵探测器中的一维完成空间成像，称之为空间维，而另一维完成光谱成像，称之为光谱维，再经由平台的向前（x 向）运动而完成大范围的推帚成像。这样，面阵探测器的光谱数据，加上飞行平台的运动就得到地面目标二维图像和图像中各像元的光谱数据。
图2 短波红外成像光谱仪
Fig.2 Photo of shortwave infrared hyperspectral imager
2 短波红外成像光谱仪性能检测方法及装置
短波红外成像光谱仪的系统总体性能检测贯穿于仪器研制全过程中，包括对仪器关键器件的测试，仪器的空间分辨率、视场角及内方位元素等总体指标的测试。检测装置主要由平行光管、高精度二维转台、目标模拟板、光源、及相关辅助设备组成。如图3所示，将短波红外成像光谱仪放置于平行光管前面的二维转台上，平行光管焦点处的放置目标模拟板，目
图3 SWHI性能检测装置 Fig.3 Equipment of performance testing
增刊 何志平等：短波红外成像光谱仪性能检测与定标装置 533
标模拟板由光源照亮，以模拟不同形状的无穷远目标，满足测试需求。 2.1 空间分辨率检测
将狭缝对状的目标模拟板放置于平行光管焦面处，用光源照亮，狭缝的宽度与平行光管组合，其张角与短波红外成像光谱仪（SWHI ）瞬时视场相当。测试中平行光管焦距4 m，狭缝宽度为4 mm，间距4 mm。狭缝对应视场角为1 mrad，小于仪器瞬时视场1.33 mrad。
mrad ，小于仪器瞬时视场1.33 mrad的1/8。测试过程如下所述：孔与平行光管组合，模拟无穷远点目标发出的连续光辐射，进入成像光谱仪后，在成像光谱仪面阵探测器上的成像情况为图5中红色条带所标示，改变成像光谱仪相对于无穷远目标的相对角度，
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图5 内方位元素及畸变检测
Fig.5 Testing of orientation element and distortion
图4 空间分辨率测试
Fig.4 Result of spacial resolution test
可以使红色条带沿空间维运动，记下转台转角及其对应的图像，通过图像数据处理可以获得成像光谱仪各像元对应的视场值，由公式(1)从而得出成像光谱仪的主点，主距及畸变值。
x i −x 0=f tan(θi −θ0) +∆x
(i =1,2, " , n ) （1）
图4所示为SWHI 空间分辨率检测时面阵探测器
上所成的狭缝对图像，图中可以看出明暗条纹对比明显，图中所标3个点的DN 值减去暗电平后，从1～3分别为：176，102，183，明暗对比相差约55%。由P = [(DN 2-DN 1) /（DN 2+DN 1）]×100％得出被测系统的分辨率，其中DN 2为明条纹的电信号值，DN 1为暗条纹的电信号值。
2.2 内方位元素及畸变测试
内方位元素及畸变测试的是建立成像光谱影像与地物目标间的几何位置关系，内方位元素指的是光谱仪的主点，主距。从成像光学原理上看，成像光谱
仪可看作多个具有中间像面、窄缝型视场光阑、二次成像的线阵相机，其中的二次成像模块中还包含色散组件，如光栅、棱镜、PGP 等。为更好的描述成像光谱仪内方位元素及畸变测试方法，将空间维为N 、光谱维为M 的成像光谱仪作如下假定：假定成像光谱仪为M 个线阵相机，这M 个线阵相机的探测元均为N 个，线阵成像视场一致，但成像光谱不同。对成像光谱仪的内方位元素及畸变测试就相当于对这M 个线阵相机进行测试。
将孔状的目标模拟板放置于平行光管焦面处，用光源照亮，孔的尺寸与平行光管组合，其张角与短波红外成像光谱仪1/8瞬时视场相当。测试中平行光管焦距4 m，孔的直径为0.5 mm。孔对应视场角为0.125
式中：x 0为主点位置；θ0为主点对应的转台角度值；f 为主距；x i 为像点位置；θi 为像点对应的转台角度值；∆x 为畸变值。
3 短波红外成像光谱仪定标方法及装置
短波红外成像光谱仪的定标包括实验室及外场的光谱及辐射定标，它们是仪器研制成功及深入应用的重要保证。 3.1 实验室光谱定标
光谱定标的任务是确定光谱仪各通道的光谱响
应函数，并由此得到其中心波长及等效带宽。如图4所示，将短波红外成像光谱仪放置于平行光管前面的二维转台上，并用单色仪出射狭缝代替目标板放置于平行光管的焦面位置处，图中所示装置就成为实验室光谱定标装置。光源发出的短波红外辐射经聚光后打在单色仪的入射狭缝上，通过单色仪分光后从出射狭缝射出单色光，然后经由平行光管形成一束平行光，进入成像光谱仪，由数据采集系统得到光谱通道的光谱响应。如图6为短波红外光谱仪光谱定标实图。
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红外与激光工程：红外成像系统仿真、测试与评价技术 第37卷
图6 短波红外成像光谱仪光谱定标
Fig.6 Spectral calibration
图8
现场定标积分球
Fig.8 Equipment of radiation calibration
3.2 实验室辐射定标
辐射定标是对仪器辐射响应度的标定，
它几乎存在于所有光电仪器定标过程中，对成像光谱仪器而言，辐射定标就是确定探测元产生的电信号与空间某点反射的某波长的强度的对应关系。图7为短波红外成像光谱仪辐射定标示意图，成像光谱仪置于离积分球约300 mm处，并对准出射口中心，使总视场完全被积分球的出射光覆盖。从积分球出射口输出的光辐射进入成像光谱仪，此时，利用成像光谱仪的定标数
据采集功能采集定标数据，采集时应注意全面采集在遥感飞行时要用到的所有积分时间、光圈数、探测器温度在不同组合情况下的不同积分球能级的定标数据。此外还须采集在不同积分时间和探测器温度的组合情况下镜头盖未打开且在暗视场下的暗电流数据。
4 短波红外成像光谱仪成像实验
4.1 实验室转台载对外扫描成像实验
短波红外成像光谱仪在完成装配、光学调校、辐射定标和光谱定标后，将其固定于成像室的一维成像转台上，利用转台对外扫描进行了室外目标地物成像。经过像元替换，减去暗电平和均匀性校正后，转台试验获得的红外光谱图像合成的伪彩色图如图9所示。RGB 合成图像选取波段为：R-2202 nm，G-1996 nm，B-1595 nm。
图
9 转台试验伪RGB 彩色图
Fig.9 Turntable Image integrated in RGB form
4.2 机载成像实验
图10是短波红外成像光谱仪在航拍试验中获得的图像RGB 合成的伪彩色图。飞机航高1 000 m，幅宽340 m。RGB 合成图像选取波段为：R-2202 nm, G-1996 nm ,B-1595 nm。
图7 短波红外成像光谱仪辐射定标
Fig.7 Radiation calibration
3.3 外场定标装置
现场定标装置包括可移动的积分球、漫反射参照标准板、波长参照标准板，它们组合可实现在作业现场对成像光谱仪进行定标的功能。所定制的可移动式积分球辐射源可用于Y -12、Y-15机型的机载成像光谱仪现场定标。积分球具备结构紧凑、性能可靠、轻量化、操作灵活方便、外形简捷等特点，如图8所示。
图10 航拍试验伪RGB 合成图像 Fig.10 Aerial image integrated in RGB form
增刊 何志平等：短波红外成像光谱仪性能检测与定标装置 535
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5 结束语
短波红外成像光谱仪性能检测与定标贯穿于仪器研制及应用的全过程中，它包括研制前期的分部件检测，仪器集成时的装调校准、仪器研制完成后的的性能指标测试与评估。仪器实验室的测试与定标、以及仪器在实验室及航空成像实验验证了短波红外成像光谱仪的总体性能指标优于设计指标。
短波红外成像光谱仪性能检测及定标装置虽为短波红外成像光谱仪成功研制提供了保证，也尽可能地考虑到仪器应用所需的定标需求，但是，仪器的深入应用及推广对仪器的测试及定标的要求是不断提高的，这有赖于应用部门及仪器研制单位的通力合作，用户的应用需求才是仪器进步的最终推动力量。
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