中阶梯光栅光谱仪是一种利用交叉色散配合面阵探测器同时实现高光谱分辨率和全谱直读的设备。相比于同体积的其他光谱仪器,中阶梯光栅光谱仪不仅光谱分辨率极高,可以实现全谱瞬态直读,而且具有宽波段、高能量传输效率、无扫描部件等诸多优点。随着光栅制作技术和高水平探测器研制技术的发展,中阶梯光栅光谱仪已经从天文观测转向民用,化学分析、质量检测、地质勘探、环境监测等领域都有广泛应用。目前,国外多家公司已经推出了一系列的中阶梯光栅光谱仪商品,而国内仍处于原理样机的研发阶段。制约我国中阶梯光栅光谱仪向产品化发展的瓶颈是其谱图信息处理的精度和速度,精度影响仪器指标、速度决定仪器性能。基于此,本文对中阶梯光栅光谱仪谱图信息处理方法进行了深入研究。具体研究工作如下:第一,提出了基于几何光学追迹的谱图还原模型建立方法。在分析中阶梯光栅光谱仪结构特点的基础上,建立了表征波长与成像光斑坐标之间对应关系的谱图还原模型。通过棱镜谱线弯曲的校正实现了整个像面内模型误差小于一个像元,极大提高了谱图还原的精度。第二,提出了一种适用于中阶梯光栅光谱仪原始图像特点的背景去除算法。通过分析原始二维图像光斑灰度值的特征,采用形态学平滑加边缘提取的方法锁定有效光斑并将其余位置的灰度值置为零。该方法减小了谱图数据处理的数据量,不仅优化了信噪比而且提高了谱图信息处理的速度。第三,根据不同波长特性入射光源对应的不同成像特点,提出了不同的波长提取算法。针对分立谱光源,采用基于光斑质心计算的波长提取算法,针对连续谱和分立谱光源,采用基于谱图还原模型的波长提取算法。选择合适的波长提取算法可以进一步提升谱图信息处理的速度。第四,设计编写了中阶梯光栅光谱仪上位机操作软件,集成谱图信息处理算法和相机控制功能于一体,实现仪器的智能化操作。第五,提出了在线光谱定标的方法。利用汞灯谱图数据的采集与分析,在一定容错范围内,通过算法计算实现谱图还原模型的自动校正。自动波长标定完善了中阶梯光栅光谱仪操作软件的功能。第六,通过对各光学元件公差的分析,提出了一种便于装调的结构,实现了仪器的快速装调,为中阶梯光栅光谱仪的商品化、批量化提供了新思路。