(3.234.221.162) 您好!臺灣時間:2021/04/14 17:02
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果

詳目顯示:::

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:林英欣
研究生(外文):Ying-Hsin Lin
論文名稱:高光譜取像儀光學系統研發
論文名稱(外文):Development of Hyper-Spectral Imaging System
指導教授:王耀德王耀德引用關係
口試委員:王邦吉蔡志然柯正浩李寬容
口試日期:2013-01-24
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:光電工程系研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:122
中文關鍵詞:反射式天文望遠鏡光柵分光儀高光譜取像儀
外文關鍵詞:Reflecting TelescopeSpectrometerHyper-Spectral Imaging SystemImaging Spectrometer
相關次數:
  • 被引用被引用:3
  • 點閱點閱:175
  • 評分評分:系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔
  • 下載下載:29
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
遙測衛星技術是指從人造衛星上拍攝地表,影像資料同時含有地表物體反射的光譜資料,利用圖像及光譜進行多頻道的處理及分析,來辨識地表的植被種類及地貌隨時間的變化。高光譜取像儀是利用光柵光譜儀把地面光譜觀測組合成陣列式的航空載或衛星載影像觀測所獲得的影像,每一個圖框都包含完整且連續的光譜資料。當地表物體不同時,所對應的光譜曲線形狀也不相同,也由於不同的物體在不同波長具有不同的光譜輻射量反應,因此提供了一個利用高光譜影像辨識地表物體的機會。本論文為以高光譜取像儀為基礎,模擬高光譜取像儀的光學系統之硬體研發。
本研究實驗儀器為焦距為1377mm的望遠鏡,主鏡開孔直徑為6吋(150mm),即為F/9。根據幾何光學公式計算近軸光學,可得到其反射式望遠鏡的主鏡和次鏡的圓錐常數分別為 -1和 -4.34。優化後的RC型凱薩格林反射式望遠鏡,系統仍有像散存在,其主鏡和次鏡的圓錐常數分別為 -1.08和 -4.09。此結果符合天文望遠鏡的發展歷史。高光譜取像儀是由分光鏡、光纖、聚焦透鏡和切尼爾─特納式光譜儀和CRA連接線和電腦所組成,並利用電腦軟體擷取圖像。並使用Zemax模擬光譜儀系統和RC型凱薩格林反射式望遠鏡,整個成像光譜儀用於觀看遠方的植被和建築物。此研究為人造衛星上遙測衛星的雛型結構。



The remote-sensing technology is the inspection for earth’s resource from the satellite on the orbital of 900 km above sea level. The technique is coupled with taking images of earth’s surface and collecting the reflective spectrum of the imaged area. By analyzing the image and spectrum-correlated, the landscape and vegetation can be distinguished and counted temporally and spatially. Hyper-spectral imager use gating spectrometer to separate the reflective spectrum with the correspond frame of image. In this research, we utilize a RC-type Cassegrain telescope and accompany a CT-type spectrometer to implement the Hyper-spectral imager system.
The experimental equipment of this research is a primary mirror (entrance pupil diameter) of 6-inch (150 mm), and focal length of 1377 mm, i.e., speed F/9. According to the geometric optical calculating about the paraxial optics parameters, the conic constants of the primary and secondary mirror of the reflective telephoto system are -1 and -4.34, respectively. After the optimization of RC-type Cassegrain telescope, the system still has some small astigmatism and the conic constants become -1.08 and -4.09 for primary and secondary, respectively. The results agree with the development of history of astronomy telescope.
The spectrometer of this hyper-spectral imager is consisted of a beam-spilt, fiber with condenser lens, Czerny-Turner type spectrometer, CRA connecter line, computer, and image-grabbed software. We use Zemax to simulate the spectrometer system and the RC-type telescope as well. The whole imaging spectrometer is used to take the vegetation of a far distance mountain and building. The future application of this project could be a prototype for early stage study of remote-sensing instrument on the satellite to identify the surface of Taiwan regime.


中文摘要……………………………………………………………………………….i
英文摘要………………………………………………………………………………ii
誌謝…………………………………………………………………………………...iv
目錄…………………………………………………………………………………....v
表目錄……………………………………………………………………………….viii
圖目錄………………………………………………………………………………...ix
第一章 研究緣起與目的……………………………………………………………1
1. 1 研究背景…………………………………………………………………...1
1. 2 研究動機…………………………………………………………………...2
1. 3 高光譜取像儀簡介………………………………………………………...3
1. 4 論文目的…………………………………………………………………...6
1. 5 論文結構…………………………………………………………………...6
第二章 望遠取像儀…………………………………………………………………8
2. 1 近軸光學…………………………………………………………………...8
2. 2 攝遠鏡頭…………………………………………………………………...9
2.2.1 攝遠鏡頭一階參數設計概念……………………………………10
2. 3 伽利略折射式望遠鏡…………………………………………………….12
2. 4 牛頓反射式望遠鏡……………………………………………………….13
2.4.1 模擬牛頓反射式望遠鏡…………………………………………..13
2. 5 凱薩格林反射式望遠鏡………………………………………………….17
2.5.1 凱薩格林反射式望遠鏡之主鏡次鏡的屈光能力計算…………..17
2.5.2 凱薩格林反射式望遠鏡之次鏡圓錐常數計算…………………..18
2.5.3 模擬凱薩格林反射式望遠鏡……………………………………..20
2. 6 RC型凱薩格林反射式望遠鏡……………………………………………28
2.6.1 模擬RC型凱薩格林反射式望遠鏡……………………………...28
2. 7 望遠鏡的光學性能檢測………………………………………………….34
2.7.1 望遠鏡焦距之檢測………………………………………………..34
2.7.2 望遠鏡視場角之檢測……………………………………………..36
2.7.3 望遠鏡解像能力之檢測…………………………………………..36
第三章 光譜儀……………………………………………………………………..38
3. 1 光譜儀色分解能力……………………………………………………….38
3. 2 反射式光柵光譜儀分類………………………………………………….40
3. 3 平面光柵的基本特性…………………………………………………….41
3.3.1 平面光柵的角色散率………………………………………………41
3.3.2 光柵的分辨率………………………………………………………42
3. 4 艾伯特─法斯梯式光譜儀系統………………………………………….44
3. 5 切尼爾─特納式光譜儀系統…………………………………………….46
3.5.1 模擬切尼爾─特納式光譜儀系統………………………………...48
3. 6 弧面光柵………………………………………………………………….51
3.6.1 模擬弧面光柵……………………………………………………...55
3. 7 模擬波長分佈…………………………………………………………….58
第四章 高光譜取像儀……………………………………………………………..60
4. 1 高光譜取像儀的系統結構……………………………………………….60
4. 2 模擬分光鏡……………………………………………………………….62
4. 3 模擬高光譜取像儀之實驗裝置………………………………………….66
第五章 實驗架構與實測結果……………………………………………………..72
5.1 實驗結果………………………………………………………………….72
5.2 實驗結果分析…………………………………………………………….79
第六章 討論………………………………………………………………………..82
6. 1 分光鏡觀看物體不同…………………………………………………….82
6. 2 景觀窗的觀看大小……………………………………………………….83
6. 3 觀測當天的天氣因素…………………………………………………….84
6. 4 警示燈位置……………………………………………………………….84
第七章 結論………………………………………………………………………..87
參考文獻……………………………………………………………………………..89

附錄
A 2010 全國AOI論壇與展覽論文………………………………………...91
B 2010 台灣光電科技研討會論文……………………………………….101
C 2010 台灣光電科技研討會論文……………………………………….106
D 2012 台灣光電科技研討會暨國科會光電學門成果發表會論文……..110
E 2012台灣光電科技研討會暨國科會光電學門成果發表會論文……...114
F 後記……………………………………………………………………...118
G 碩士論文口試後與口試委員餐會合影………………………………...121



[1]林世穆,台灣北部大地衛星資料分析,地球物理研究所碩士論文,國立中央大學,桃園,1977。
[2]李龍正,「高光譜影像儀發展及影像市場前景」,科儀新知,第二十六卷,第二期,2004,第50-57頁。
[3]李全臣、蔣月娟,光譜儀器原理,北京:北京理工大學出版社,1999,第119-132頁。
[4]胡家生,光學工程導論,大連:大連理工大學出版社,2005,第579-583頁。
[5]西平英生,交換鏡頭年鑑2009,日本:尖端出版社,2009,第258-267頁。
[6]徐百輝,「大地的辨識密碼─高光譜影像」,科學發展,第416期,2007,第13-19頁。
[7]韓軍、李珣、吳玲玲、路紹軍、于洵、占春連,「一種光柵型成像光譜儀光學系統設計」,應用光學,第三十三卷,第二期,2012,第233-239頁。
[8]Daniel Malacara and Zacarias Malacara, Handbook of Lens Design: New York : Marcel Dekker, 1994, pp.474.
[9]Warren J. Smith, Modern Lens Design: New York: McGraw-Hill, 2005, pp.355-356.
[10]Joseph M. Geary, Introduction to Lens Design: with Practical ZEMAX Examples: Richmond, Va. : Willmann-Bell, 2002, pp.287-299.
[11]Sidney F. Ray, Scientific Photography and Applied Imaging, Oxford Boston: Focal Press, 1999, pp.486-488.
[12]Eugene Hecht, Optics, Reading, Mass.: Addison-Wesley, 1997, pp.476-481.
[13]Bahaa E. A. Saleh and Malvin Carl Teich, Fundamentals of Optics, New York : McGraw-Hill Primis , 2001.
[14]Miles V. Klein and Thomas E. Furtak, Optics, New York: John Wiley & Sons, 1986, pp.312-317.
[15]F. Graham Smith and Terry A. King, Optics and Photonics An Introduction, New York: John Wiley & Sons, 2000, pp.236-238.
[16]Thomas G. Brown, Katherine Creath, Herwig Kogelnik, Michael Kriss, Joanna Schmit, Marvin J. Weber, The Optics Encyclopedia: Basic Foundations and Practical Applications, Weinheim: Wiley-VCH, 2004, pp.2637-266 8.
[17]Thomas G. Brown, Katherine Creath, Herwig Kogelnik, Michael Kriss, Joanna Schmit, Marvin J. Weber, The Optics Encyclopedia: Basic Foundations and Practical Applications, Weinheim: Wiley-VCH, 2004, pp.2773-2830.
[18]Thomas G. Brown, Katherine Creath, Herwig Kogelnik, Michael Kriss, Joanna Schmit, Marvin J. Weber, The Optics Encyclopedia: Basic Foundations and Practical Applications, Weinheim: Wiley-VCH, 2004, pp.2831-2863.
[19]Donald C. O’Shea, Elements of Modern Optical Design, New York: Wiley, 1985, pp.324-326.
[20]Chein-I Chang, Hyperspectral Imaging:Techniques for Spectral Detection and Classification, New York: Kluwer Academic/Plenum Publishers , 2003.
[21]柯正浩,”Analysis of the Focal Pattern Distortion of a Cylindrical Concave Micro-grating in a Slab Waveguide”,台灣光學論壇設計,第一期,2012,第50-55頁。
[22]李寬容、柯正浩、蔡志然、王邦吉,”Construction for the Prototype of Hyperspetral Imager”,台灣光學論壇設計,第一期,2012,第56-65頁。


QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
系統版面圖檔 系統版面圖檔