月表物质成分探测是月球探测的重要组成部分,对未来人类的探月计划、月球上相关资源的开发和利用以及月球地质是如何演变的等问题的研究具有十分重要的意义,光谱探测是获取月表物质成分的有效而且方便的技术途径之一,随着新一轮探月热潮,通过高分辨率成像光谱仪获取月表光谱数据而实现月表信息的反演又一次成为研究的热点。我国嫦娥三号探月卫星实现了月表软着陆,月球巡视器开展了月表就位探测,其中包括一台红外光谱探测仪,在可见到短波红外谱段采集月表光谱数据,以期实现月表矿物成分的分析。在红外光谱仪的研制过程中研发小组开展了模拟月壤的光谱采集实验,在实验室条件下,利用探测原理和技术指标同登月仪器基本相同的红外光谱仪和商用的ASD地物光谱仪分别获取了多种单矿物以及利用这些单矿物混合而成的模拟月壤样品的光谱数据,本文通过这些光谱数据开展了数据处理和模拟月壤的矿物成分反演研究。本文的主要研究内容及成果如下：(1)模拟月壤光谱数据的预处理算法及算法改进。分析了现有的实验数据集,针对中科院上海技物所研制的就位探测红外成像光谱仪的成像原理和图像特点,对原始光谱数据进行椒盐噪声去除、有效信息提取、目标辐亮度反演以及相对反射率计算等预处理,在实验室他人研究的基础上对预处理算法进行了改进,并将就位探测红外光谱仪可见近红外通道和短波红外通道重叠部分光谱进行了有效整合,得到了端元矿物以及混合样品的全波段相对反射率曲线。(2)模拟月壤光谱特征参数提取。在对原始光谱数据数据预处理的基础上,针对月表主要矿物的吸收和反射特征,如辉石、橄榄石、斜长石、钛铁矿等,提取混合矿物中与矿物含量相关性较大的光谱特征参数来作为建立矿物反演模型的依据。(3)月表主要矿物含量反演方法及反演模型研究。基于多元线性回归、偏最小二乘回归以及混合光谱线性分解等矿物反演方法,以选取的光谱特征参数作为自变量,混合矿物中各组分矿物的含量为因变量建立反演模型,预测模拟月壤混合样品中辉石、橄榄石、斜长石以及钛铁矿的含量。(4)矿物含量反演结果评价分析。将矿物反演模型预测的辉石、橄榄石、斜长石以及钛铁矿含量与其在混合样品中的真实含量进行对比分析,评价反演结果,分析反演模型的优劣。