Компьютерное моделирование процесса формирования изображений в гиперспектральной системе на базе интерферометра Фабри-Перо

В статье рассматриваются вопросы компьютерного моделирования процессов формирования спектральных изображений в гиперспектральной системе на основе интерферометра Фабри-Перо, предназначенной для работы в видимом диапазоне спектра. Рассматривается математическая модель гиперспектральной системы и ее основные варьируемые параметры для оценки получаемых характеристик спектральной избирательности. Приводится структурная схема, иллюстрирующая процесс моделирования. Приводятся результаты компьютерного моделирования. Приводятся характеристики спектральной избирательности, полученные при компьютерном моделировании, в зависимости от величины воздушного зазора между зеркальными пластинами интерферометра Фабри-Перо, при фиксированном угле падения лучистого потока. Показана возможность одноканальной и трехканальной регистрации спектральных откликов интерферометра, соответствующих RGB каналам стандартного цветного матричного фотоприемника. Анализируются варианты структурных схем гиперспектральной системы, исходя из имеющихся компромиссов между чувствительностью системы, ее спектральной избирательностью, быстродействием, точностью, разрешающей способностью и сложностью реализации.

1. Pisani M., Zucco M. Fourier transform based hyperspectral imaging // Fourier Transforms – approach to Scientific Principles / Edited by G. Nikolic. Rijeka (Croatia), 2011. P. 427-446. DOI: 10.5772/15464

2. Nie Y., Xiangli B., Zhou J., Wei X. Design of airborne imaging spectrometer based on curved prism // International Conference on Optical Instruments and Technology: Optical Systems and Modern Optoelectronic Instruments, 6-9 november 2011. Beijng (China), 2011. Vol. 8197. P. 81970U. DOI:10.1117/12.904270

3. Zhou G., Cheo K. K. L., Du Y., Chau F. S., Feng H., Zhang Q. Hyperspectral imaging using a microelectrical-mechanical-systems-based in-plane vibratory grating scanner with a single photodetector // Optics Letters. 2009. 34(6). 764-766. DOI: 10.1364/ol.34.000764

4. Gat N. Imaging spectroscopy using tunable filters: a review // Proceedings of SPIE – The International Society for Optical Engineering. 2000. 4056. 50-64. DOI: 10.1117/12.381686

5. Barducci A., Guzzi D., Lastri C., Marcoionni P., Nardino V., Pippi I. Theoretical aspects of Fourier transform spectrometry and common path triangular interferometers // Optics Express. 2010. 18(11). 11622-11649. DOI: 10.1364/OE.18.011622

6. Naylor D. A., Gom B. G. SCUBA-2 imaging Fourier transform spectrometer // Proceedings of SPIE – The International Society for Optical Engineering. 2004. 5159. 91-101. DOI: 10.1117/12.506395

7. Alcock R., Coupland J. A compact, high numerical aperture imaging Fourier transform spectrometer and its application // Measurement Science and Technology. 2006. 17(11). 2861-2868. DOI: 10.1088/0957-0233/17/11/001

8. Бельский А. Б. Применение гиперспектрометров для решения задач по обнаружению, распознаванию объектов в составе вертолетов // Актуальные вопросы исследований в авионике: теория, обслуживание, разработки: сборник докладов VI Международной научно-практической конференции «АВИАТОР», Воронеж, 14–15 февраля 2019 г. Воронеж, ВУНЦ ВВС «ВВА», 2019. С. 91-97.