（信号与信息处理专业论文）二维光纤光谱数据处理中的若干关键技术研究.pdf

u n i v e r s i t yo fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y o fc h i n a ad i s s e r t a t i o nf o rd o c t o r sd e gr e e t h er e s e a r c ho ns o m e k e y t e c h n o l o g i e so ft h et w o d i m e n s i o n a lf i b e rs p e c t r u m d a t ap r o c e s s i n g a u t h o r sn a m e ： s p e c i a l i t y ： 一 b u p e r v l s o r ： ri n s h e dt i m e ： 1 j i az h u s i g n a la n di n f o r m a t i o np r o c e s s i n g p r o f z h o n g f u y e a p r i l ，2 0 1 2 中国科学技术大学学位论文原创性声明 本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成 果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写 过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确 的说明。 作者签名： 签字目期：丝! 墨：圣! 中国科学技术大学学位论文授权使用声明 作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥 有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交 论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入中国学 位论文全文数据库等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制 手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 签字日期：塑! ! ：三：三! 导师签名： 签字日期：塑! 兰：兰：皇! 摘要 摘要 国内外的天文观测技术发展日新月异，多目标光纤光谱技术日趋成熟，因其 视场大、观测深度广、获取效率高等优点被天文学界所大量采用。我国新建成的 郭守敬望远镜( l a m o s t ) 正是基于该类技术而设计的大天区面积多目标光纤 光谱望远镜，能同时观测约4 0 0 0 个目标，具有相当高的光谱获取率。 多目标光纤光谱技术在提高天文观测效率的同时，也增加了望远镜系统集成 的复杂度，大量增长的天文观测数据也对相应的天文数据处理提出了更高的精度 要求。二维光纤光谱数据处理是天文数据处理的重要组成部分，它直接影响到后 续的光谱分析与天体目标识别，是天文学界获取各类天体物理信息的重要途径之 。因此，针对二维光纤光谱数据处理的特点，结合信息处理领域的各种新技术， 研究如何提高天文数据处理的精确性和可靠性，具有重要的研究意义和应用价 值。 本文以郭守敬望远镜系统的二维光纤光谱数据模型为基础，先简要描述二维 光纤光谱望远镜系统的工作原理及数据的产生过程，随后简单分析基于该系统产 生的数据的常规处理流程。针对处理流程的特点，本文选取几个关键技术作为重 点研究内容，主要包括：宇宙射线的检测与剔除、高精度的减天光算法研究、低 信噪比条件下的光谱轮廓检测。 本文的主要研究内容和创新之处如下： 1 研究了单幅曝光的光谱c c d 图像中宇宙射线的检测与剔除。在研究和分析 了宇宙射线和光谱信号在c c d 上不同的成像机理之后，充分利用了它们在 能量值和轮廓形态方面的差异，采用了基于灰度数学形态学的算法，通过对 单幅曝光的二维光纤光谱c c d 图像进行先腐蚀后膨胀的形态学处理，并根 据其处理前后像素点值的差异来检测出宇宙射线点。选取合适的形态学算子 进行处理，可以恢复出被宇宙射线所污染的像素点的值。通过l a m o s t 模 拟数据和s d s s 实测数据进行实验，结果表明该算法能很好地检测出图像中 宇宙射线点的位置，相比于传统算法，检测效率有所提高，虚警概率有所下 降。 2 研究了高精度的减天光算法。先分析并指出在传统的二维光纤光谱数据处理 流程中，减天光处理是在二维光谱数据抽谱成一维光谱后才进行的，噪声的 叠加以及抽谱处理的精度都直接影响到了减天光的处理效果。考虑到充分利 用抽谱前二维天光数据的信息，提出了基于二维天光背景建模的减天光算 摘要 法，在进行抽谱处理前，利用b 样条曲线拟合方法和二维天光采样数据，合 成二维天光背景模型，然后在目标光谱中按波长位置对应减去该二维天光背 景，以实现减天光处理。实验结果表明，该算法相比于传统的处理方法，天 光去除更为彻底，减去天光后的目标光谱毛刺较小且更为平滑，更好地还原 了原始目标光谱信息，满足后续光谱分析对光谱质量的要求。 3 研究了低信噪比条件下的光纤光谱轮廓检测。当观测的目标星体其星等较高 ( 即目标星体为暗星体时) ，观测获取的二维光纤光谱数据信噪比很低，光 谱轮廓被噪声严重破坏，很难准确确定光纤轮廓中心，也无法采用轮廓拟合 等方法进行抽谱处理，因此需要进行轮廓信息提取的预处理。从时频分析的 角度出发，根据空间方向上的光纤轮廓分布特点，分析了光谱信号和噪声在 不同时频变换下的特点。分别采用了w i g n e r 变换和w i g n e r 双谱分析等时频 分析手段对光谱数据进行变换分析，将对应的平场信号作为参考信号获取截 止频率，对变换后的光谱信号进行滤波处理，最后将滤波后的信号进行重建 以获得完整的光谱轮廓信息。通过模拟和实测数据的实验，表明所提算法能 够较好地提取出被噪声所污染的原始光纤光谱轮廓信息，检测出的轮廓能够 满足后续的高精度光谱抽取算法对光纤轮廓质量的要求。 关键字：l a m o s t 二维光纤光谱数据处理宇宙射线减天光轮廓检测 u a b s t r a c t a s t r o n o m i c a lo b s e r v a t i o nt e c h n i q u e sh a v eb e e nv e r yd i f f e r e n tf r o mt h ep a s t y e a r s e s p e c i a l l y , t h em u l t i - o b j e c tf i b e rs p e c t r o s c o p i ct e c h n i q u eb e c o m e s m o r ea n d m o r em a t u r e ，a n di th a sb e e nw i d e l ya d o p t e di na s t r o n o m i c a lr e s e a r c hb e c a u s eo f i t s w i d ef i e l do fv i e w , l a r g eo b s e r v a t i o nd e p t ha n dh i g he f f i c i e n c y t h eg u o s h o u ji n g t e l e s c o p e ，a l s oc a l l e d t h el a r g es k ya r e am u l t i o b j e c tf i b e rs p e c t r o s c o p i c t e l e s c o p e ( l a m o s t ) ，i san e w l yc o n s t r u c t e d a s t r o n o m i c a ls y s t e mi nc h i n a ，w h i c hi s d e s i g n e db a s e do nt h em u l t i o b j e c tf i b e rs p e c t r o s c o p i ct e c h n i q u e l a m o s tc a n o b s e r v ea l m o s t4 0 0 0c e l e s t i a lo b j e c t sa to n et i m ea n di th a sav e r yh i g hs p e c t r u m a c q u i r i n gr a t e w h i l et h em u l t i o b je c tf i b e rs p e c t r o s c o p i ct e c h n i q u ei m p r o v e st h ee f f i c i e n c yo f a s t r o n o m i c a lo b s e r v a t i o n ，i ta l s oi n c r e a s e st h ec o m p l e x i t yo ft h et e l e s c o p es y s t e m i n t e g r a t i o n m a s s i v eg r o w t ho fa s t r o n o m i c a lo b s e r v a t i o nd a t am a k et h a ti tn e e d sm o r e a c c u r a t ea s t r o n o m i c a ld a t ap r o c e s s i n ga l g o r i t h m t h et w o d i m e n s i o n a lf i b e rs p e c t r u m d a t ap r o c e s s i n gi sa ni m p o r t a n tp a r to ft h ea s t r o n o m i c a ld a t ap r o c e s s i n g i td i r e c t l y a f f e c t st h ef o l l o w u ps p e c t r a la n a l y s i sa n dc e l e s t i a lt a r g e tr e c o g n i t i o n ，a n di ti sa n i m p o r t a n tw a yt ot h ea s t r o n o m i c a lc o m m u n i t y t oo b t a i nv a r i o u sk i n d so fa s t r o p h y s i c a l i n f o r m a t i o n t h e r e f o r e ，c o n s i d e r i n g t h ef e a t u r e so ft h et w o d i m e n s i o n a lf i b e r s p e c t r u md a t ap r o c e s s i n g ，c o m b i n e dw i t hav a r i e t yo fi n n o v a t i v et e c h n o l o g yi nt h e f i e l do fi n f o r m a t i o np r o c e s s i n g ，r e s e a r c h i n gh o wt o i m p r o v et h ea c c u r a c y a n d r e l i a b i l i t yo fa s t r o n o m i c a ld a t ap r o c e s s i n gh a si m p o r t a n tr e s e a r c hs i g n i f i c a n c ea n d a p p l i c a t i o nv a l u e b a s e do nt h et w o d i m e n s i o n a lf i b e rs p e c t r u md a t am o d e lo ft h eg u o s h o u j i n g t e l e s c o p es y s t e m ，t h i st h e s i sf i r s tg a v eab r i e fd e s c r i p t i o no ft h eo p e r a t i n gp r i n c i p l eo f t e l e s c o p es y s t e ma n dt h eg e n e r a t i o np r o c e d u r eo fs p e c t r u m d a t a t h e nas i m p l e a n a l y s i s o ft h ec o n v e n t i o n a lp r o c e s sf l o wb a s e do nt h ed a t ag e n e r a t e db yt h e l a m o s ts y s t e mw a sg i v e n b a s e do nt h ea n a l y s i so ft h es p e c t r u mp r o c e s sf l o w , s e v e r a lk e yt e c h n o l o g i e sw a ss e l e c t e da st h ef o c a lp o i n t so ft h i st h e s i s ，i n c l u d i n gt h e d e t e c t i o na n de l i m i n a t i o no fc o s m i c - r a y so nt h es p e c t r a lc c di m a g e ，h i g h p r e c i s i o n s k ys u b t r a c t i o n ，a n dt h ed e t e c t i o no ff i b e rp r o f i l e si nl o ws i g n a l t o n o i s er a t i o ( s n r ) c o n d i t i o n t h em a i nw o r ka n di n n o v a t i o n sa r el i s t e da sf o l l o w s ： t i t t h ed e t e c t i o na n de l i m i n a t i o no fc o s m i c r a y si nt h e s i n g l ee x p o s u r es p e c t r a l c c d i m a g e sw a ss t u d i e d b a s e do nt h er e s e a r c ha n da n a l y s i so ft h ed i f f e r e n ti m a g i n g m e c h a n i s mo nt h ec c db e t w e e nc o s m i c r a yh i t sa n ds p e c t r a ，w et o o kf u l la d v a n t a g e o ft h e i rd i f f e r e n c e si ne n e r g yv a l u ea n dt h es h a p eo f p r o f i l e t h ea l g o r i t h mb a s e do n g r a y 。s c a l em a t h e m a t i c a lm o r p h o l o g yw a sa p p l i e df o rt h ed e t e c t i o na n de l i m i n a t i o no f c o s m i c 。r a y s f o rt h et w o - d i m e n s i o n a lf i b e rs p e c t r u mc c di m a g eo b s e r v e di ns i n g l e e x p o s u r e ，t h eo p e r a t i o n so fe r o s i o na n dd i l a t i o nw e r eu s e dt od e a lw i t hi m a g e s s u c c e s s i v e l y , w i t ha p p r o p r i a t es t r u c t u r i n ge l e m e n t s p o i n t so fc o s m i c r a yh i t sc a r lb e d e t e c t e db ya n a l y z i n gt h ev a r i a t i o nb e t w e e nd a t ap r e a n dp o s t - o p e r a t i o n ：s e l e c t i n g a na p p r o p r i a t em o r p h o l o g i c a ls t r u c t u r i n ge l e m e n tf o rp r o c e s s i n gc a n r e c o v e rt h ev a l u e o ft h ep i x e l sp o l l u t e db yc o s m i c - r a yh i t s e x p e r i m e n t sw e r eb a s e do nb o t hs i m u l a t e d l a m o s ti m a g e sa n do b s e r v e ds d s si m a g e s t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ea l g o r i t h m c a nd e t e c tt h el o c a t i o no fc o s m i c - r a yh i t si nt h ei m a g ea c c u r a t e l y c o m p a r e dt ot h e t r a d i t i o n a la l g o r i t h m ，t h ed e t e c t i o ne f f i c i e n c yi no u ra l g o r i t h mi sr a i s e da n dt h e p r o b a b i l i t yo f f a l s ea l a r md e c l i n e t h eh i g h p r e c i s i o ns k ys u b t r a c t i o na l g o r i t h mw a sr e s e a r c h e d t h r o u g hr e s e a r c h w ef o u n dt h a tt h es k ys u b t r a c t i o ni sp e r f o r m e da f t e rt h es p e c t r u me x t r a c t i o ni nt h e t r a d i t i o n a lt w o d i m e n s i o n a lf i b e rs p e c t r ad a t ap r o c e s s i n gf l o w t h et w o d i m e n s i o n a l s p e c t r u mb e c o m e sao n e d i m e n s i o n a ld a t aa f t e rt h es p e c t r u me x t r a c t i o np r o c e s s i n g 。 s u p e r p o s i t i o no fn o i s ea n da c c u r a c yo ft h es p e c t r u me x t r a c t i o np r o c e s s i n gh a v ea d i r e c ti m p a c to nt h et r e a t m e n te f f e c to fs k ys u b t r a c t i o n t ot a k ef u l la d v a n t a g eo ft h e i n f o r m a t i o no ft h et w o d i m e n s i o n a ls k ys p e c t r a ld a t ab e f o r et h es p e c t r u me x t r a c t i o n p r o c e s s i n g ，a n o v e l s k y s u b t r a c t i o n a l g o r i t h m b a s e do nt w o d i m e n s i o n a l s k y b a c k g r o u n dm o d e l i n gw a sp r o p o s e d b e f o r et h es p e c t r u me x t r a c t i o np r o c e s s i n g ， t h et w o 。d i m e n s i o n a ls k y - b a c k g r o u n dm o d e lw a ss y n t h e s i z e db yu s i n gb 。s p l i n ec u r v e f i t t i n gm e t h o da n dt w o d i m e n s i o n a ls k ys a m p l i n gd a t a t h e nt h et w o - d i m e n s i o n a l s k y b a c k g r o u n dc a nb e s u b t r a c t e df r o mt h eo b j e c ts p e c t r u ma c c o r d i n gt o t h e w a v e l e n g t hp o s i t i o n i no r d e rt oa c h i e v et h es k ys u b t r a c t i o np r o c e s s i n g t h e e x p e r i m e n t a lr e s u l t s s h o wt h a t ，c o m p a r e dt ot h et r a d i t i o n a la p p r o a c h ，t h es k y c o m p o n e n tc a nb er e m o v e dm o r et h o r o u g h l yi nt h i sa l g o r i t h ma n dt h er e s i d u a ls p i k e s i nt h eo b j e c ts p e c t r u ma f t e rs k y - s u b t r a c t i o np r o c e s s i n ga r es m a l l e ra n ds m o o t h e r t h i s a l g o r i t h mc a nr e s t o r et h eo r i g i n a lo b j e c ts p e c t r u mi n f o r m a t i o nb e t t e ra n d i tm e e t st h e r e q u i r e m e n t so f t h es p e c t r u mq u a l i t yf o rt h ef o l l o w u ps p e c t r a la n a l y s i s t h ep r o f i l ed e t e c t i o nm e t h o df o ra s t r o n o m i c a ls p e c t r u md a t aw i t hl o ws n rw a s i v r e s e a r c h e d w h e nt h eo b s e r v e dc e l e s t i a lo b j e c t sh a v eh i g hm a g n i t u d e ，i e t h eo b s e “e d t a r g e t sa r ed a r kc e l e s t i a lb o d i e s ，t h eo b t a i n e dt w o d i m e n s i o n a l f i b e rs p e c t r u md a t a h a y ev e r v1 0 ws n r f o rt h i sk i n do fs p e c t r u md a t a ，t h es p e c t r u mp r o f i l e sa r ep o l l u t e d s oh e a v i l vt h a tt h ec e n t e r so fp r o f i l e sd e v i a t ef r o mt h ei d e a ll o c a t i o n s ，a n dt h es h a p e s o fc o n t o u r sa r en o ts m o o t ha n dr e g u l a ra n y m o r e ，w h i c hm a k e s t h a tt h ep r o f i l ef i t t i n g m e t h o dc a nn o tb ep e r f o r m e dd i r e c t l yf o rt h es p e c t r u m e x t r a c t i o np r o c e s s i n g t h e r e f o r e ，i t i s n e c e s s a r y t o p e r f o r mt h i sp r e t r e a t m e n t f o rt w o 。d i m e n s i o n a l a s t r o n o m i c a ls d e c t r u md a t ab e f o r et h ee x t r a c t i o no fs p e c t r a t h er e s e a r c hi sb a s e d o n t h et i m e f r e q u e n c ya n a l y s i sm e t h o d t h ed i f f e r e n tf e a t u r e sb e t w e e ns p e c t r u ms i g n a l a n dn o i s ei nd i f f e r e n tt i m e f r e q u e n c yt r a n s f o r m sw e r ea n a l y z e da c c o r d i n gt o t h e i r d i s t r i b u t i o nc h a r a c t e r i s t i c si nt h es p a t i a ld i r e c t i o n t w ot i m e f r e q u e n c ya n a l y s i s m e t h o d s ，i n c l u d e dt h ew i g n e rt r a n s f o r ma n dt h ew i g n e rb i s p e c t r u m ，w e r ea d o p t e d f o rt h ea n a l y s i so fo b s e r v e ds p e c t r u md a t ar e s p e c t i v e l y t h ec o r r e s p o n d i n gf l a t f i e l d s i g n a lw a se m p l o y e da sar e f e r e n c es i g n a lt oo b t a i nt h ec u t o f ff r e q u e n c i e so ff i l t e r s t h e nf i l t e r i n gw a sp e r f o r m e df o rt h et r a n s f o r m e ds i g n a l t h ed e t e c t e dp r o f i l es i g n a l c a nb eo b t a i n e db yu s i n gt h er e c o n s t r u c t i o nm e t h o d e x p e r i m e n t sw i t hb o t hs i m u l a t e d a n do b s e r v e dd a t ab a s e do nt h el a m o s tp r o j e c tw e r ep r e s e n t e dt od e m o n s t r a t et h e e f f e c t i v e n e s so ft h ep r o p o s e dm e t h o d i ti n d i c a t e st h a tt h ep r o p o s e da l g o r i t h m sc a n w e l le x t r a c tt h eo r i g i n a ls p e c t r u mp r o f i l ei n f o r m a t i o nw h i c hi sd e s t r o y e db yn o i s e ， a n dt h ed e t e c t e dp r o f i l e sc a nm e e tt h er e q u i r e m e n t so ft h eq u a l i t yo ff i b e rc o n t o u rf o r t h es u b s e q u e n th i g h - p r e c i s i o ns p e c t r u me x t r a c t i o np r o c e s s i n g k e yw o r d s ：l a m o s t , 2 一df i b e rs p e c t r a ，d a t aa n a l y s i s ，c o s m i cr a y s ，s k ys u b t r a c t i o n ， p r o f i l ed e t e c t i o n v a b s t r a c t v i 目录 第1 章绪论1 1 1 引言1 1 2 二维光纤光谱数据处理系统简介2 1 2 1l a m o s t 系统简介2 1 2 2 二维光纤光谱数据类型4 1 2 3l a m o s t 二维数据处理系统：8 1 3 本文的研究内容与结构安排1 1 第2 章光谱c c d 图像的宇宙射线检测与剔除1 5 2 。1 引言一1 5 2 2 光谱c c d 图像模型17 2 3 宇宙射线点的检测与剔除1 8 2 3 1 灰度数学形态学1 8 2 3 2 形态学的基本运算18 2 3 3 基于形态学的宇宙射线检测与剔除2 1 2 4 实验与讨论2 5 2 4 1l a m o s t 模拟数据实验2 5 2 4 2s d s s 实测数据实验2 8 2 5 小结3 0 第3 章高精度的减天光算法研究31 3 1 减天光算法简介3 1 3 。2 基于二维天光背景建模的减天光处理3 4 3 2 1b 样条曲线拟合3 4 3 2 2 二维天光背景建模3 6 3 2 3 算法相关讨论3 8 v i i 目录 3 3 3 4 实验与讨论4 0 3 3 1 算法可行性验证4 1 3 3 2 对比实验与讨论4 3 3 3 3 方差分析4 6 小结4 8 第4 章低信噪比条件下的光谱轮廓检测4 9 4 1 光谱能量抽取算法4 9 4 2 低信噪比条件下的光谱能量抽取5l 4 3 基于w i g n e r 变换的方法5 4 4 3 1w i g n e r 变换与w i g n e r 分布函数5 4 4 3 2 自适应滤波器的设计5 6 4 3 3 轮廓信号重建算法5 8 4 3 4 算法流程总结5 9 4 3 5 实验结果与分析5 9 4 4 基于w i g n e r 双谱分析的方法6 7 4 4 1w i g n e r 分布与w i g n e r 双谱分析6 7 4 4 2 自适应滤波算法6 9 4 4 3 轮廓信号的重建7 2 4 4 4 算法流程总结7 3 4 4 5 实验结果与分析7 4 4 5 小结8 2 第5 章总结与展望8 3 5 。1 工作总结8 3 5 2 未来展望8 4 参考文献8 7 博士在读期间科研成果9 5 致谢9 7 v i i i 目录 插图目录 图1 1l a m o s t 望远镜远景图3 图1 2 郭守敬望远镜( l a m o s t ) 系统的观测模型示意图4 图1 3l a m o s t 二维目标光谱图像5 图1 4l a m o s t 本底图像，( a ) 二维完整本底图像；( b ) 沿空间方向一维剖 面图6 图1 。5l a m o s t 系统的平场光谱图像( 局部) 7 图1 6l a m o s t 系统的定标灯谱图像( 局部) 8 图1 7l a m o s t 系统的二维光纤光谱数据处理流程图9 图2 1 光谱轮廓信号与宇宙射线点的形态差异示意图。2 1 图2 2 形态学结构算子三维示意图一2 2 图2 3 光谱图像腐蚀和膨胀运算结果示意图，图中实线表示原始图像数据， 虚线表示经过腐蚀运算后的结果，点划线表示再进行膨胀运算后的结果。2 3 图2 4 二维光谱图像形态学处理前后对比图，( a ) 为带有宇宙射线点的原始 二维光谱图像，( b ) 为经过形态学处理后的新图像，( c ) 为( a ) 减去( b ) 的差 值图2 4 图2 5 基于形态学运算的模拟数据宇宙射线检测结果，( a ) 为带有宇宙射线 点的原始光谱图像，( b ) 为经过形态学处理后的新图像，( c ) 为形态学方法检测 出的宇宙射线点，( d ) 为原图中实际所包含的宇宙射线点2 8 图2 6s d s s 实测数据宇宙射线形态学检测结果，( a ) ( b ) 为带有宇宙射线点 的原始光谱图像，( c ) ( d ) 为经过形态学处理后的新图像，( e ) ( f ) 为形态学方 法检测出的宇宙射线点，左右各为两组不同数据，所选取的图像像素区域均为 ( 6 0 0 ：1 1 0 0 ，1 5 0 0 ：2 0 0 0 ) 2 9 图3 1 尚未抽谱的一段二维天光光谱和它的部分切片图，( a ) 为一段二维天 光光谱，( b ) 为该段二维天光谱的部分切片图，空间分量分别为y = i ，4 ，6 ，8 3 7 t x 图3 2 两组基于二维天光背景建模的红端数据减天光处理结果图，c a ) 为第- 1 2 5 号光纤，从上到下的数据依次是：原始输入目标光谱、完成减天光处理后目 标光谱、重建出的天光光谱。( b ) 为第1 3 0 号光纤，从上而下：原始输入光谱、 重建天光谱、减天光后的目标谱。4 2 图3 3 一组红端第1 3 0 号光纤数据的对比实验结果图，( a ) 为基于本论文算 法所重建出的天光谱，( b ) 为基于l a m o s t 现用算法所重建出的天光谱，( c ) 为 基于本文算法进行减天光后的目标谱，( d ) 为基于l a m o s t 现用算法进行减天光 后的目标谱。4 3 图3 4 红端第1 3 0 号光纤数据实验结果的详细对比图，图中实线代表基于本 文算法得出的结果，虚线代表基于l a m o s t 现用算法得到的结果。( a ) 和( c ) 为重建天光谱的局部细节，( b ) 和( d ) 为对应的减去天光后的目标谱局部细节。 z i z 图3 5 一组蓝端第1 3 0 号光纤数据的对比实验结果图，( a ) 为基于本论文算 法所重建出的天光谱，( b ) 为基于l a m o s t 现用算法所重建出的天光谱，( c ) 为 基于本文算法进行减天光后的目标谱，( d ) 为基于l a m o s t 现用算法进行减天光 后的目标谱。4 5 图3 6 蓝端第1 3 0 号光纤数据实验结果的详细对比图，图中实线代表基于本 文算法得出的结果，虚线代表基于l a m o s t 现用算法得到的结果。( a ) 为重建天 光谱的局部细节，( b ) 为对应的减去天光后的目标谱局部细节。4 6 图3 7 基于本文所提算法与基于l a m o s t 现用算法得到的光谱数据方差差 值图( 即圪。一圪a m 0 的结果示意图) 。4 7 图4 1 基于孔径法的光谱抽取示意图5 0 图4 2 空间方向的一维光谱轮廓对比图。( a ) 低信噪比条件下的光谱轮廓， ( b ) 无噪声或高信噪比条件下的光谱轮廓5 2 图4 3 基于快速傅里叶变换的轮廓检测对比图( 只滤除高频o 2 的频谱能 量) 。( a ) 为低信噪比条件下的光谱轮廓，( b ) 为无噪声条件下的光谱轮廓，( c ) 为进行傅里叶变换方法处理后的光谱轮廓5 4 图4 4 光谱轮廓信号的离散w i g n e r 分布函数对比图。( a ) 为低信噪比条件 x 目录 下的光谱轮廓w i g n e r 分布，( b ) 为无噪声条件下的光谱轮廓w