基于統(tǒng)一計(jì)算設(shè)備架構(gòu)的干涉成像光譜快速反演技術(shù)研究

李 宇，高教波，孟合民，張 磊，張茗璇

（西安應(yīng)用光學(xué)研究所，陜西 西安710065）

引言

成像光譜技術(shù)由于其不僅具有二維空間信息，還能獲取目標(biāo)的光譜維信息，對(duì)目標(biāo)識(shí)別有著極其重要的作用，因此近年來受到了各研究機(jī)構(gòu)的重視，文獻(xiàn)［1］研究得出了針對(duì)高光譜數(shù)據(jù)的快速重建技術(shù)，CUDA并行架構(gòu)非常適合于處理高光譜原始數(shù)據(jù)［1－2］，針對(duì)成像光譜技術(shù)而發(fā)展起來的系統(tǒng)分析、設(shè)備裝置研發(fā)、數(shù)據(jù)處理算法也不斷跟進(jìn)。成像光譜技術(shù)已經(jīng)在很多領(lǐng)域取得了較為成熟的應(yīng)用，如區(qū)域制圖、環(huán)境監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)遙感、公共安全等［3］。

時(shí)空調(diào)制型干涉光譜成像系統(tǒng)，相對(duì)于傳統(tǒng)的空間調(diào)制型和光柵分光型光譜成像系統(tǒng)具有高通量的優(yōu)勢(shì)，適合對(duì)微弱光譜輻射信號(hào)的探測(cè)，在氣體檢測(cè)方面具有一定的優(yōu)勢(shì)。針對(duì)大部分氣體在長波紅外波段都有其獨(dú)特的吸收峰的特征，我們?cè)O(shè)計(jì)并研制了時(shí)空調(diào)制型長波紅外干涉成像光譜系統(tǒng)，用于對(duì)氣體成分的檢測(cè)。由于氣體檢測(cè)屬于實(shí)時(shí)性要求較高的應(yīng)用場(chǎng)合，這就需要從推掃成像到最終的數(shù)據(jù)解算結(jié)果要有很高的處理效率，但是受干涉成像光譜的原理限制，采用傳統(tǒng)的CPU串行處理方法完全不能達(dá)到性能的要求。為此，利用CUDA平臺(tái)實(shí)現(xiàn)干涉光譜數(shù)據(jù)并行處理的研究，并取得了一定的成效，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用GPU作為協(xié)處理器實(shí)現(xiàn)并行處理，比僅使用CPU作串行計(jì)算在計(jì)算效率上有了5到20倍的提升。

1 時(shí)空混合調(diào)制型干涉成像原理

自主研制的時(shí)空混合調(diào)制型長波紅外干涉成像光譜儀基于分體式Sagnac干涉儀，樣機(jī)工作波段為8μm～12μm?！?br>