vestnovsuВестник Новгородского государственного университетаVestnik of Novgorod State University2076-8052Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого10.34680/2076-8052.2025.3(141).379-399vestnovsu-405Research ArticleРАДИОФИЗИКАRADIOPHYSICSКомпенсационные методы формирования изображений в гиперспектральной системе на базе интерферометра Фабри-ПероCompensatory imaging methods in a hyperspectral system based on the Fabry-Perot interferometerhttps://orcid.org/0009-0005-3177-2040КорнышевН. П.KornyshevN. P.

Корнышев Николай Петрович – доктор технических наук, доцент, профессор

Великий Новгород

Veliky Novgorod

Nikolai.Kornishev@novsu.ruhttps://orcid.org/0009-0000-5994-5090СеребряковД. А.SerebryakovD. A.

Серебряков Дмитрий Александрович – ассистент

Великий Новгород

Veliky Novgorod

s231099@std.novsu.ruНовгородский государственный университет имени Ярослава МудрогоРоссияYaroslav-the-Wise Novgorod State UniversityRussian Federation20252911202503(141)379399Copyright © Корнышев Н.П., Серебряков Д.А., 20252025Корнышев Н.П., Серебряков Д.А.Kornyshev N.P., Serebryakov D.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnovsu.elpub.ru/jour/article/view/405

В статье рассматриваются вопросы построения гиперспектральных систем на базе интерферометра Фабри-Перо с использованием черно-белого матричного фотоприемника, регистрирующего сигналы изображений в процессе сканирования заданного спектрального диапазона. Описываются методы формирования изображений, основанные на предварительном сканировании заданного диапазона спектра, запоминании получаемых изображений и их вычитании из изображений, получаемых при текущем сканировании. Производится оценка выигрыша, заключающегося в расширении диапазона спектрального сканирования в одномодовом режиме. Детально рассматриваются параметры сканирования для нескольких вариантов реализации процесса компенсации с использованием различных порядков интерференции и обсуждаются результаты их компьютерного моделирования, а также даются рекомендации по применению. В статье подробно рассматриваются параметры сканирования спектрального диапазона. Приводятся соответствующие формулы, таблицы и иллюстрации, показывающие последовательность получения изображений для компенсации дополнительных мод, появляющихся в процессе сканирования.

The article discusses the construction of hyperspectral systems based on the Fabry-Perot interferometer using a black-and-white matrix sensor that registers image signals during scanning of a given spectral range. Image generation methods based on preliminary scanning of a given range of the spectrum, storing the resulting images and subtracting these images from the images obtained during the current scan are described. The gain is estimated, which consists in expanding the range of spectral scanning in single-mode mode. The scanning parameters for several variants of the compensation process using different interference orders are considered in detail, and the results of their computer simulation are discussed, as well as recommendations for their application. The article discusses in detail the parameters of scanning the spectral range. The corresponding formulas, tables, and illustrations are provided, showing the sequence of image acquisition to compensate for additional modes that appear during the scanning process.

гиперспектральные системыинтерферометр Фабри-Пероматричный фотоприемникhyperspectral systemsFabry-Perot interferometermatrix sensorReferencesЧесноков А. Е. Исследование оптических характеристик многослойных структур управляемого резонатора Фабри–Перо // Гео-Сибирь-2007: сборник материалов III Международного научного конгресса, 25–27 апреля 2007 г.: в 6 т. Т. 4, ч. 1: Специализированное приборостроение, метрология, теплофизика, микротехника. Новосибирск: Сибирская государственная геодезическая академия, 2007. С. 167–170.Chesnokov A. E. Investigation of optical characteristics of multilayer structures of a controlled Fabry–Perot resonator // Proceedings of the III International Scientific Congress "GEO-Siberia-2007". Vol. 4. Part 1. Novosibirsk: SGGA, 2007. 167–170. (In Russian).Чесноков В. В., Чесноков Д. В., Кочкарев Д. В., Никулин Д. М., Шергин С. Л. Гиперспектральные видеоанализаторы на основе электроуправляемых интерферометров Фабри-Перо // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2015: сборник материалов XI Международного научного конгресса и Международной научной конференции «СибОптика–2015», 13–25 апреля 2015 г., Новосибирск: в 3 т. Т. 1. Новосибирск: СГУГиТ, 2015. 3–11.Chesnokov, V. V., Chesnokov, D. V., Kochkarev, D. V., Nikulin, D. M., Shergin, S. L. Hyperspectral video analyzers based on electro-controlled Fabry–Perot interferometers // Interexpo GEO–Siberia–2015: Proceedings of the 11th International Scientific Congress and International Conference “SibOptica–2015”, Novosibirsk, April 13–25, 2015. Vol. 1. Novosibirsk: Siberian State University of Geosystems and Technologies Publ., 2015. 3–11. (In Russian).Zucco M., Pisani M., Caricato V., Egidi A. A hyperspectral imager based on a Fabry-Perot interferometer with dielectric mirrors // Optics Express. 2014. 22 (2). 1824–1834. DOI: 10.1364/OE.22.001824Zucco M., Pisani M., Caricato V., Egidi A. A hyperspectral imager based on a Fabry-Perot interferometer with dielectric mirrors // Optics Express. 2014. 22 (2).1824–1834. DOI: 10.1364/OE.22.001824Гареев В. М., Гареев М. В., Корнышев Н. П., Серебряков Д. А., Быстров Н. Е. Компьютерное моделирование процесса формирования изображений в гиперспектральной системе на базе интерферометра Фабри–Перо // Вестник НовГУ. 2023. 5 (134). 680–687. DOI: 10.34680/20768052.2023.5(134).680-687Gareev V. M., Gareev M. V., Kornyshev N. P., Serebriakov D. A., Bystrov N. E. Computer simulation of the imaging process in a hyperspectral system based on the Fabry– Perot interferometer // Vestnik NovSU. 2023. 5 (134). 680–687. DOI: 10.34680/2076-8052.2023.5(134).680-687 (In Russian).Гареев В. М., Гареев М. В., Корнышев Н. П., Серебряков Д. А. Компьютерное моделирование одномодового режима работы гиперспектральной системы на базе интерферометра Фабри–Перо и трехканального матричного фотоприемника // Вестник НовГУ. 2025. 1 (139). 69–81. DOI: 10.34680/2076-8052.2025.1(139).69-81Gareev V. M., Gareev M. V., Kornyshev N. P., Serebryakov D. A. Computer simulation of singlemode of operation of a hyperspectral system based on the Fabry-Perot interferometer and a three-channel matrix sensor // Vestnik NovSU. 2025. 1 (139). 69–81. DOI: 10.34680/2076-8052.2025.1(139).69-81 (In Russian).Хорохоров А. М., Ивашкина Е. С., Гурылева А. В. Патент № 2801836 C1 Российская Федерация, МПК G01J 3/02 (2023,05), G01N 21/25 (2023,05). Быстродействующий гиперспектрометр с управляемым спектральным фильтром: № 2022131265: заявл. 30.11.2022: опубл. 16.08.2023; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана».Khorokhorov, A. M., Ivashkina, E. S., Guryleva, A. V. High-speed hyperspectrometer with a controlled spectral filter // Patent of the Russian Federation No. 2801836 C1. IPC G01J 3/02 (2023.05), G01N 21/25 (2023.05). Application No. 2022131265, filed 30 Nov 2022, published 16 Aug 2023. Applicant: Bauman Moscow State Technical University. (In Russian).Гурылева А. В., Хорохоров А. М., Кобозев В. С. Методы повышения спектрального разрешения изображающих спектрометров, построенных на основе многоканальных приемников излучения // Светотехника. 2020. 3. 78–85.Guryleva A. V., Khorokhorov A. M., Kobozev V. S. Methods of increasing the spectral resolution of imaging spectrometers based on multichannel radiation receivers // 2020. 3. 78–85. (In Russian).Гареев В. М., Гареев М.В., Корнышев Н. П., Серебряков Д. А., Гуляев А. А., Московский М. Н. Патент № 230837 Российская Федерация МПК H04N7/00 (2024.08), G01J3/02 (2024.08), G01J3/28 (2024.08), G01J 3/50 (2024.08), G01N 21/25 (2024.08). Телевизионное гиперспектральное устройство: 2024126336: заявл. 06.09.2024; опубл. 23.12.2024; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого».Gareev V. M., Gareev, M. V., Kornyshev, N. P., Serebryakov, D. A., Gulyaev, A. A., Moskovsky, M. N. Television hyperspectral device. // Patent of the Russian Federation No 230837. IPC H04N 7/00 (2024.08), G01J 3/02 (2024.08), G01J 3/28 (2024.08),G01J 3/50 (2024.08), G01N 21/25 (2024.08). Appl. No 2024126336, filed 06 Sep 2024, publ. 23 Dec 2024. Applicant: Yaroslav-the-Wise Novgorod State University. (In Russian).Бутиков Е. И. Оптика: учебное пособие. 3-е изд., доп. Санкт-Петербург: Лань, 2012. 608 с.Butikov E. I. Optics: Textbook. 3rd ed., revised and expanded. St. Petersburg: Lan’ Publ., 2012. 608 p. (In Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.