【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本公開涉及光譜儀設(shè)計，具體涉及基于深度學(xué)習(xí)的傅里葉變化光譜儀結(jié)構(gòu)設(shè)計方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關(guān)的
技術(shù)介紹
信息，不必然構(gòu)成在先技術(shù)。
2、光譜是物質(zhì)的基本屬性，是研究原子能級、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成以及測定物質(zhì)元素組成等的重要手段。光譜儀有著分析速度快、精度高、無損檢測等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在化學(xué)、環(huán)境、材料以及生命科學(xué)等許多領(lǐng)域。光譜儀可以分為濾光片型光譜儀、衍射光柵型光譜儀以及傅里葉變換型光譜儀等。與另兩種光譜儀相比，傅里葉變換光譜儀擁有多通道、輻射通量大、雜散光低等優(yōu)勢。隨著快速傅里葉變化算法的出現(xiàn)以及計算機(jī)的快速發(fā)展，傅里葉變換光譜儀逐漸成為當(dāng)前光譜儀研究中的重點(diǎn)。傅里葉變換光譜儀使用干涉儀產(chǎn)生干涉條紋，利用干涉圖與光譜之間的傅里葉變換關(guān)系獲取目標(biāo)的光譜信息。
3、傅里葉變化光譜儀可分為時間調(diào)制型光譜儀和空間調(diào)制型光譜儀。目前，時間調(diào)制型光譜儀的研究較為成熟，擁有較高的光譜分辨率，很多學(xué)者對它進(jìn)行研究。時間調(diào)制型傅里葉變換光譜儀以邁克爾遜干涉儀為核心部件，入射光束經(jīng)分束器分成兩束：反射光束、透射光束；反射光束經(jīng)靜鏡反射、分束鏡透射到達(dá)聚焦鏡；透射光束經(jīng)動鏡反射、分束鏡反射到達(dá)聚焦鏡；兩束光束經(jīng)聚焦在探測器上成像，并呈干涉條紋，接著利用傅里葉變化獲得光譜信息。
4、現(xiàn)有方案對于不同需求下的光譜儀設(shè)計改進(jìn)方法主要是通過對其光學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變動，如旋轉(zhuǎn)干涉儀、雙動鏡干涉儀等，但是上述變動都需付出一定的設(shè)計時間。另外，或者對干涉儀進(jìn)行數(shù)據(jù)設(shè)計的改進(jìn)，通過數(shù)據(jù)計算實(shí)現(xiàn)對干
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本公開為了解決上述問題，提出了基于深度學(xué)習(xí)的傅里葉變化光譜儀結(jié)構(gòu)設(shè)計方法及系統(tǒng)，通過對干涉儀的光路結(jié)構(gòu)分解并設(shè)計規(guī)則，實(shí)現(xiàn)干涉儀光學(xué)結(jié)構(gòu)的參數(shù)化，基于結(jié)構(gòu)推導(dǎo)模型推導(dǎo)新的干涉儀結(jié)構(gòu)，并對推導(dǎo)的所有干涉儀結(jié)構(gòu)進(jìn)行評估，篩選出成像質(zhì)量較優(yōu)的干涉儀，基于成像質(zhì)量較優(yōu)的干涉儀對結(jié)構(gòu)推導(dǎo)模型重新訓(xùn)練、推導(dǎo)，最終得到符合需求的最優(yōu)的干涉儀設(shè)計方案。
2、根據(jù)一些實(shí)施例，本公開采用如下技術(shù)方案：
3、基于深度學(xué)習(xí)的傅里葉變化光譜儀結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，包括：
4、獲取目標(biāo)光譜儀型號，對目標(biāo)光譜儀中的干涉儀光路結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解；
5、根據(jù)設(shè)計規(guī)則將分解后的光路結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)化，將干涉儀光路結(jié)構(gòu)以符號序列形式表達(dá)；
6、將干涉儀光路結(jié)構(gòu)的符號序列表達(dá)式輸入至結(jié)構(gòu)推導(dǎo)模型中，得到干涉儀光路結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，設(shè)計評價指標(biāo)篩選光路結(jié)構(gòu)設(shè)計可行方案，利用光路結(jié)構(gòu)設(shè)計可行方案重新輸入結(jié)構(gòu)推導(dǎo)模型進(jìn)行推導(dǎo)，得到最終的最優(yōu)光路結(jié)構(gòu)設(shè)計方案；
7、其中，結(jié)構(gòu)推導(dǎo)模型為長短期記憶網(wǎng)絡(luò)模型，在訓(xùn)練過程中，將干涉儀尺寸外形、分辨率、測量光譜范圍及干涉儀參數(shù)化結(jié)果作為長短期記憶網(wǎng)絡(luò)的輸入，以推導(dǎo)結(jié)果與實(shí)際結(jié)果之間的差異以及干涉儀尺寸與所需尺寸之間的差異為約束條件分別構(gòu)建損失函數(shù)，使得長短期記憶網(wǎng)絡(luò)逐步推導(dǎo)干涉儀光路結(jié)構(gòu)。
8、進(jìn)一步地，獲取目標(biāo)光譜儀，對目標(biāo)光譜儀中的干涉儀光路結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解，包括：對干涉儀的光路結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解，其中干涉儀由分束器及反射鏡組成，分解結(jié)果中，分束器用其傾斜角度表示，反射鏡由于有傾斜角度與安裝距離兩個屬性，且安裝距離會由于反射鏡的移動導(dǎo)致產(chǎn)生變化，即將反射鏡的符號排列順序?yàn)榘惭b距離、傾斜角度以及移動后的安裝距離。
9、進(jìn)一步地，根據(jù)設(shè)計規(guī)則將分解后的光路結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)化，將干涉儀光路結(jié)構(gòu)以符號序列形式表達(dá)，包括：將干涉儀光路結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)為符號序列表達(dá)式，將入射光束轉(zhuǎn)為透射光束及反射光束，根據(jù)兩光束經(jīng)過的反射鏡來對干涉儀的光路結(jié)構(gòu)參數(shù)化，以分束器為基礎(chǔ)，透射光束所經(jīng)過的反射鏡在分束器左側(cè)排列，排列順序根據(jù)透射光束經(jīng)過的反射鏡的先后順序從右到左排列，反射光束所經(jīng)過的反射鏡在分束器右側(cè)排列，排列順序根據(jù)透射光束經(jīng)過的反射鏡的先后順序從左到右排列。
10、進(jìn)一步地，所述結(jié)構(gòu)推導(dǎo)模型為長短期記憶網(wǎng)絡(luò)模型，對長短期記憶網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練，對長短期記憶網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行初始化設(shè)置，將初始單元狀態(tài)設(shè)為零，訓(xùn)練樣本的輸入為干涉儀尺寸外形、分辨率、測量光譜范圍及干涉儀參數(shù)化結(jié)果，將干涉儀的反射鏡數(shù)量與輸入的對比結(jié)果作為長短期記憶網(wǎng)絡(luò)的輸出，將樣本中的干涉儀參數(shù)化結(jié)果根據(jù)其從少到多進(jìn)行排列，依次放入長短期記憶網(wǎng)絡(luò)的輸入和輸出中訓(xùn)練。
11、進(jìn)一步地，構(gòu)建長短期記憶網(wǎng)絡(luò)的損失函數(shù)，損失函數(shù)由兩部分組成，第一部分是計算推導(dǎo)的光學(xué)結(jié)構(gòu)結(jié)果與實(shí)際結(jié)果之間的差異，第二部分是計算推導(dǎo)的干涉儀尺寸與所需尺寸之間的差異，第二部分的損失函數(shù)構(gòu)建方法如下：
12、根據(jù)所需分辨率，計算最大光程差，其表現(xiàn)為最大光程差是所需分辨率的倒數(shù)，最大光程差決定動鏡移動距離，根據(jù)推導(dǎo)的干涉儀參數(shù)化結(jié)果，首先尋找分束器傾斜角度的位置，對于分束器傾斜角度左邊的符號序列進(jìn)行從右到左排列形成序列1，對于分束器傾斜角度右邊的符號序列進(jìn)行從左到右排列形成序列2，從而將干涉儀的兩條光路重構(gòu)，得到各個反射鏡的坐標(biāo)。
13、進(jìn)一步地，根據(jù)各個反射鏡的坐標(biāo)計算出序列1和序列2中每個反射鏡的位置，且將兩序列反射鏡的總距離差距設(shè)為最大光程差，計算出所推導(dǎo)的干涉儀尺寸，假設(shè)計算出的尺寸的長寬分別為 xmax和 ymax，設(shè)所需的尺寸的長寬分別為 xneed和 yneed，因此，第二部分的損失函數(shù)為：
14、。
15、根據(jù)一些實(shí)施例，本公開采用如下技術(shù)方案：
16、基于深度學(xué)習(xí)的傅里葉變化光譜儀結(jié)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)，包括：
17、分解模塊，用于獲取目標(biāo)光譜儀型號，對目標(biāo)光譜儀中的干涉儀光路結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解；
18、參數(shù)化模塊，用于根據(jù)設(shè)計規(guī)則將分解后的光路結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)化，將干涉儀光路結(jié)構(gòu)以符號序列形式表達(dá)；
19、推導(dǎo)模塊，用于將干涉儀光路結(jié)構(gòu)的符號序列表達(dá)式輸入至結(jié)構(gòu)推導(dǎo)模型中，得到干涉儀光路結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，設(shè)計評價指標(biāo)篩選光路結(jié)構(gòu)設(shè)計可行方案，利用光路結(jié)構(gòu)設(shè)計可行方案重新輸入結(jié)構(gòu)推導(dǎo)模型進(jìn)行推導(dǎo)，得到最終的最優(yōu)光路結(jié)構(gòu)設(shè)計方案；
20、其中，結(jié)構(gòu)推導(dǎo)模型為長短期記憶網(wǎng)絡(luò)模型，在訓(xùn)練過程中，將干涉儀尺寸外形、分辨率、測量光譜范圍、及干涉儀參數(shù)化結(jié)果作為長短期記憶網(wǎng)絡(luò)的輸入，以推導(dǎo)結(jié)果與實(shí)際結(jié)果之間的差異以及干涉儀尺寸與所需尺寸之間的差異為約束條件分別構(gòu)建損失函數(shù)，使得長短期記憶網(wǎng)絡(luò)逐步推導(dǎo)干涉儀光路結(jié)構(gòu)。
21、根據(jù)一些實(shí)施例，本公開采用如下技術(shù)方案：
22、一本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.基于深度學(xué)習(xí)的傅里葉變化光譜儀結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于，包括：
2.如權(quán)利要求1所述的基于深度學(xué)習(xí)的傅里葉變化光譜儀結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于，獲取目標(biāo)光譜儀，對目標(biāo)光譜儀中的干涉儀光路結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解，包括：對干涉儀的光路結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解，其中干涉儀由分束器及反射鏡組成，分解結(jié)果中，分束器用其傾斜角度表示，反射鏡由于有傾斜角度與安裝距離兩個屬性，且安裝距離會由于反射鏡的移動導(dǎo)致產(chǎn)生變化，即將反射鏡的符號排列順序?yàn)榘惭b距離、傾斜角度以及移動后的安裝距離。
3.如權(quán)利要求1所述的基于深度學(xué)習(xí)的傅里葉變化光譜儀結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于，根據(jù)設(shè)計規(guī)則將分解后的光路結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)化，將干涉儀光路結(jié)構(gòu)以符號序列形式表達(dá)，包括：將干涉儀光路結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)為符號序列表達(dá)式，將入射光束轉(zhuǎn)為透射光束及反射光束，根據(jù)兩光束經(jīng)過的反射鏡來對干涉儀的光路結(jié)構(gòu)參數(shù)化，以分束器為基礎(chǔ)，透射光束所經(jīng)過的反射鏡在分束器左側(cè)排列，排列順序根據(jù)透射光束經(jīng)過的反射鏡的先后順序從右到左排列，反射光束所經(jīng)過的反射鏡在分束器右側(cè)排列，排列順序根據(jù)透射光束經(jīng)過的反射鏡的先后順序從左到右排列。
4.如權(quán)
5.如權(quán)利要求1所述的基于深度學(xué)習(xí)的傅里葉變化光譜儀結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于，構(gòu)建長短期記憶網(wǎng)絡(luò)的損失函數(shù)，損失函數(shù)由兩部分組成，第一部分是計算推導(dǎo)的光學(xué)結(jié)構(gòu)結(jié)果與實(shí)際結(jié)果之間的差異，第二部分是計算推導(dǎo)的干涉儀尺寸與所需尺寸之間的差異，第二部分的損失函數(shù)構(gòu)建方法如下：
6.如權(quán)利要求5所述的基于深度學(xué)習(xí)的傅里葉變化光譜儀結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于，根據(jù)各個反射鏡的坐標(biāo)計算出序列1和序列2中每個反射鏡的位置，且將兩序列反射鏡的總距離差距設(shè)為最大光程差，計算出所推導(dǎo)的干涉儀尺寸，假設(shè)計算出的尺寸的長寬分別為xmax和ymax，設(shè)所需的尺寸的長寬分別為xneed和yneed，因此，第二部分的損失函數(shù)為：
7.基于深度學(xué)習(xí)的傅里葉變化光譜儀結(jié)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)，其特征在于，包括：
8.一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計算機(jī)程序，其特征在于，所述計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的基于深度學(xué)習(xí)的傅里葉變化光譜儀結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。
9.一種非暫態(tài)計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，所述非暫態(tài)計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)用于存儲計算機(jī)指令，所述計算機(jī)指令被處理器執(zhí)行時，實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的基于深度學(xué)習(xí)的傅里葉變化光譜儀結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。
10.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：處理器、存儲器以及計算機(jī)程序；其中，處理器與存儲器連接，計算機(jī)程序被存儲在存儲器中，當(dāng)電子設(shè)備運(yùn)行時，所述處理器執(zhí)行所述存儲器存儲的計算機(jī)程序，以使電子設(shè)備執(zhí)行實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的基于深度學(xué)習(xí)的傅里葉變化光譜儀結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。
...【技術(shù)特征摘要】
1.基于深度學(xué)習(xí)的傅里葉變化光譜儀結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于，包括：
2.如權(quán)利要求1所述的基于深度學(xué)習(xí)的傅里葉變化光譜儀結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于，獲取目標(biāo)光譜儀，對目標(biāo)光譜儀中的干涉儀光路結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解，包括：對干涉儀的光路結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解，其中干涉儀由分束器及反射鏡組成，分解結(jié)果中，分束器用其傾斜角度表示，反射鏡由于有傾斜角度與安裝距離兩個屬性，且安裝距離會由于反射鏡的移動導(dǎo)致產(chǎn)生變化，即將反射鏡的符號排列順序?yàn)榘惭b距離、傾斜角度以及移動后的安裝距離。
3.如權(quán)利要求1所述的基于深度學(xué)習(xí)的傅里葉變化光譜儀結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于，根據(jù)設(shè)計規(guī)則將分解后的光路結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)化，將干涉儀光路結(jié)構(gòu)以符號序列形式表達(dá)，包括：將干涉儀光路結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)為符號序列表達(dá)式，將入射光束轉(zhuǎn)為透射光束及反射光束，根據(jù)兩光束經(jīng)過的反射鏡來對干涉儀的光路結(jié)構(gòu)參數(shù)化，以分束器為基礎(chǔ)，透射光束所經(jīng)過的反射鏡在分束器左側(cè)排列，排列順序根據(jù)透射光束經(jīng)過的反射鏡的先后順序從右到左排列，反射光束所經(jīng)過的反射鏡在分束器右側(cè)排列，排列順序根據(jù)透射光束經(jīng)過的反射鏡的先后順序從左到右排列。
4.如權(quán)利要求1所述的基于深度學(xué)習(xí)的傅里葉變化光譜儀結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)推導(dǎo)模型為長短期記憶網(wǎng)絡(luò)模型，對長短期記憶網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練，對長短期記憶網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行初始化設(shè)置，將初始單元狀態(tài)設(shè)為零，訓(xùn)練樣本的輸入為干涉儀尺寸外形、分辨率、測量光譜范圍及干涉儀參數(shù)化結(jié)果，將干涉儀的反射鏡數(shù)量與輸入的對比結(jié)果作為長短期記憶網(wǎng)絡(luò)的輸出，將樣本中的干涉儀參數(shù)化結(jié)果根據(jù)其從少到多進(jìn)行排列，依次放入長短期記憶網(wǎng)絡(luò)的...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：任萬杰，魯毅，林帥，張江浩，胡國星，拓銳，劉霞，王威，蔡晨，
申請(專利權(quán))人：山東非金屬材料研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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