具有偏角修正的內(nèi)置掃描高光譜成像裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種具有偏角修正的內(nèi)置掃描高光譜成像裝置，包括鏡頭、光譜分光器、掃描板和圖像探測(cè)器，還包括支架，所述支架的上部設(shè)置有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸，所述固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸心與所述鏡頭的光學(xué)中心對(duì)應(yīng)；安裝有所述光譜分光器的托架，所述托架上設(shè)置導(dǎo)向塊，所述導(dǎo)向塊的中心線與所述光譜分光器的中心軸線平行；約束桿，所述約束桿一端的轉(zhuǎn)動(dòng)孔套接于所述支架的固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸處，所述約束桿的另一端設(shè)置滑動(dòng)槽，所述滑動(dòng)槽套接于所述托架的導(dǎo)向塊處。本發(fā)明克服了掃描鏡頭最大亮度余弦衰減的缺陷，使采集到的光線亮度均勻，并且，偏角修正的過程與掃描的過程同時(shí)進(jìn)行，保證掃描的圖像的清晰度和準(zhǔn)確性。
【專利說明】
具有偏角修正的內(nèi)置掃描高光譜成像裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種內(nèi)置掃描高光譜成像裝置，更具體的涉及一種具有偏角修正的內(nèi)置掃描高光譜成像裝置，屬于光譜圖像探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]光譜圖像探測(cè)技術(shù)，由圖像和光譜兩種光學(xué)探測(cè)技術(shù)延伸融合發(fā)展而來，采集目標(biāo)(樣品)區(qū)域的多維高光譜圖像信息，可以理解為細(xì)分到納米波長單位量級(jí)的連續(xù)多層(幾十甚至上千)分色圖像，它的一次采集，相當(dāng)于普通相機(jī)拍了一千多張單色照片;也可以理解為精確到像素尺度的有序密排光譜采集群，相當(dāng)于普通光譜儀采集了數(shù)百萬點(diǎn)光譜數(shù)據(jù)。而對(duì)于所有的有形物質(zhì)而言，它們都是由分子或原子組成，每種分子或原子都有代表自己屬性且有別于其它種類的光譜特征(分子指紋)，高光譜成像儀正是通過探測(cè)目標(biāo)區(qū)域分布的這些光譜信息，進(jìn)行分析處理，給出關(guān)于探測(cè)區(qū)光譜數(shù)據(jù)的分析結(jié)果(成分、分布、比率、趨勢(shì)、函數(shù)等)，檢測(cè)功能十分強(qiáng)大，工作效率非常高。所以，高光譜成像儀成為現(xiàn)代光學(xué)探測(cè)應(yīng)用的熱門工具，在許多探測(cè)作業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域，例如遙感、環(huán)境監(jiān)測(cè)、考古、公安、國防、農(nóng)林、醫(yī)藥、工礦、生命科學(xué)研究、材料科學(xué)研究等，越來越被重視和得到創(chuàng)新運(yùn)用。
[0003]高光譜成像儀的工作形式分成兩類，既框幅式和掃描式，推掃式又分為鏡頭外部推掃和鏡頭內(nèi)置推掃式兩種，內(nèi)置推掃式類型的工作原理是:攝影鏡頭將探測(cè)到的目標(biāo)光譜圖像信息，成像到鏡頭后像面上，而成像光譜分光器的信號(hào)采集狹縫，也正好被安置在鏡頭像平面上。采集信號(hào)時(shí)，掃描板驅(qū)動(dòng)光譜分光器與圖像探測(cè)器連成的整體，在像平面上沿垂直于光譜儀狹縫的方向，勻速等距移動(dòng)(掃描)，成像光譜儀的狹縫每移動(dòng)(掃描)一行，光譜分光器就把狹縫導(dǎo)入的對(duì)應(yīng)行位置像面信號(hào)按波長分解成多行信息，傳到圖像探測(cè)器進(jìn)行分類采集，并轉(zhuǎn)成數(shù)字電信號(hào)，傳給控制器(電腦系統(tǒng))記錄和處理。內(nèi)置推掃方式的優(yōu)點(diǎn)在于工作時(shí)，運(yùn)動(dòng)部件藏于系統(tǒng)內(nèi)部，從外部看上去，整個(gè)系統(tǒng)相對(duì)于目標(biāo)是靜止的，既凝視狀態(tài)，這對(duì)于近距離、小空間和復(fù)雜環(huán)境條件下的探測(cè)比較有利。置推掃方式的缺點(diǎn)在于其鏡頭像平面上的亮度不均勻性，這主要是由所用攝影鏡頭的最大亮度余弦衰減導(dǎo)致，當(dāng)狹縫掃描偏離鏡頭軸線位置后，有效通光口徑隨偏離夾角余弦4次方變窄，導(dǎo)致信號(hào)強(qiáng)度衰減，這種圖像信號(hào)不均勻的缺陷，在近距離大視角(>15°)掃描的圖像采集中，表現(xiàn)尤為突出。在普通攝影測(cè)量中，校正這類亮度不均勻缺陷的常用方案有:(I)選用像方遠(yuǎn)心鏡頭，消除像面各點(diǎn)的光線夾角；(2)在貼近像平面處放置中心高密度向邊緣漸退的衰減補(bǔ)償濾光片；(3)提升目標(biāo)方周邊的照明亮度，改善照明；(4)數(shù)字圖像數(shù)據(jù)背景校正。但是，在高光譜圖像探測(cè)中，由于涉及光譜校正和遠(yuǎn)距離探測(cè)不可接近目標(biāo)等的諸多困難，上述的校正方案均不能完全湊效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種克服亮度余弦衰減、保證像平面亮度均勻的具有偏角修正的內(nèi)置掃描高光譜成像裝置。
[0005]技術(shù)方案:本發(fā)明提供的第一個(gè)技術(shù)方案為:具有偏角修正的內(nèi)置掃描高光譜成像裝置，包括鏡頭、光譜分光器、掃描板和圖像探測(cè)器，還包括
支架，所述支架的上部設(shè)置有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸，所述固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸心與所述鏡頭的光學(xué)中心對(duì)應(yīng)；
安裝有所述光譜分光器的托架，所述托架上設(shè)置導(dǎo)向塊，所述導(dǎo)向塊的中心線與所述光譜分光器的中心軸線平行；
約束桿，所述約束桿一端的轉(zhuǎn)動(dòng)孔套接于所述支架的固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸處，所述約束桿的另一端設(shè)置滑動(dòng)槽，所述滑動(dòng)槽套接于所述托架的導(dǎo)向塊處。
[0006]本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定為:所述支架還包括滑動(dòng)導(dǎo)軌，所述滑動(dòng)導(dǎo)軌垂直于所述鏡頭的軸線。
[0007]進(jìn)一步地，所述掃描板設(shè)置于所述支架的滑動(dòng)導(dǎo)軌上，并與所述托架連接。
[0008]進(jìn)一步地，還包括同步軸，所述同步軸設(shè)置于所述掃描板上方的支撐孔上，且所述同步軸與所述光譜分光器的中心軸線垂直相交，其交點(diǎn)為所述同步軸的軸心。
[0009]進(jìn)一步地，還包括電機(jī)，所述電機(jī)與所述掃描板連接。
[0010]有益效果:本發(fā)明提供的具有偏角修正的內(nèi)置掃描高光譜成像裝置，克服了掃描鏡頭最大亮度余弦衰減的缺陷，使采集到的光線亮度均勻，并且，偏角修正的過程與掃描的過程同時(shí)進(jìn)行，保證掃描的圖像的清晰度和準(zhǔn)確性;本發(fā)明基于現(xiàn)有的內(nèi)置掃描高光譜成像裝置進(jìn)行改進(jìn)，便于傳統(tǒng)設(shè)備的升級(jí)，方便市場(chǎng)發(fā)展。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明提供的具有偏角修正的內(nèi)置掃描高光譜成像裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明提供的具有偏角修正的內(nèi)置掃描高光譜成像裝置的細(xì)節(jié)圖；
圖3為本發(fā)明提供的高光譜成像裝置進(jìn)行掃描時(shí)的光線示意圖；
圖4為本發(fā)明提供的高光譜成像裝置進(jìn)行掃描時(shí)的光線細(xì)節(jié)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面通過附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。
[0013]實(shí)施例1:本實(shí)施例提供一種具有偏角修正的內(nèi)置掃描高光譜成像裝置，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，其結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)圖如圖2所示，包括鏡頭5、光譜分光器8、掃描板2、電機(jī)7和圖像探測(cè)器9，鏡頭5設(shè)置于最前端，光譜分光器8設(shè)置于鏡頭5的后方，光譜風(fēng)光器8的前端中心處設(shè)置狹縫a，狹縫a與鏡頭5的軸線對(duì)應(yīng)。而掃描板2與光譜分光鏡8連接，圖像探測(cè)器9設(shè)置于光譜分光器8的后面，電機(jī)7與所述掃描板2連接。工作時(shí)，鏡頭5將探測(cè)到的目標(biāo)光譜圖像信息，成像到鏡頭后像面上，而光譜分光器8的信號(hào)采集狹縫a也正好被安置在鏡頭像平面上。采集信號(hào)時(shí)，電機(jī)7帶動(dòng)掃描板2，掃描板2驅(qū)動(dòng)光譜分光器8與圖像探測(cè)器9連成的整體，在像平面上沿垂直于光譜分光器8的狹縫a的方向，勻速等距移動(dòng)(掃描)，光譜分光器8的狹縫a每移動(dòng)(掃描)一行，光譜分光器8就把狹縫a導(dǎo)入的對(duì)應(yīng)行位置像面信號(hào)按波長分解成多行信息，傳到圖像探測(cè)器9進(jìn)行分類采集，并轉(zhuǎn)成數(shù)字電信號(hào)，傳給控制器(電腦系統(tǒng))記錄和處理。
[0014]而在【背景技術(shù)】中也已經(jīng)講述，這樣的高光譜成像裝置鏡頭像平面上的亮度不均勻，基于此，本實(shí)施例對(duì)高光譜成像設(shè)備做了如下改進(jìn):設(shè)置了支架6、托架4、約束桿I和同步軸3，下面針對(duì)改進(jìn)點(diǎn)做詳細(xì)的說明。
[0015]支架6的上部設(shè)置有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸11，固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸11的軸心與鏡頭5的光學(xué)中心對(duì)應(yīng)，支架6還包括滑動(dòng)導(dǎo)軌10，滑動(dòng)導(dǎo)軌10垂直于鏡頭5的軸線，而掃描板2設(shè)置于所述支架6的滑動(dòng)導(dǎo)軌10上，并與托架4連接，用于加載掃描板2，推動(dòng)安裝有光譜分光器8的托架4在鏡頭5像平面上平移掃描。
[0016]托架4上安裝有光譜分光器8，用于承載光譜分光器8，同時(shí)，托架4上設(shè)置導(dǎo)向塊12，導(dǎo)向塊12的中心線與光譜分光器8的中心軸線平行。
[0017]約束桿I一端的轉(zhuǎn)動(dòng)孔套接于支架6的固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸11處，約束桿I的另一端設(shè)置滑動(dòng)槽，滑動(dòng)槽套接于托架4的導(dǎo)向塊12處，約束同步軸3和托架4上的導(dǎo)向塊12滑動(dòng)，使約束桿I形成等效繞垂直于鏡頭5中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)的效果。
[0018]同步軸3設(shè)置于掃描板2上方的支撐孔上，且同步軸3與光譜分光器8的中心軸線垂直相交，其交點(diǎn)為所述同步軸3的軸心。
[0019]本實(shí)施例提供的具有偏角修正的內(nèi)置掃描高光譜成像裝置，在掃描過程中，電機(jī)7驅(qū)動(dòng)掃描板3，帶動(dòng)托架4移動(dòng)，使安裝在托架上光譜分光器8的狹縫a沿鏡頭5像面作垂直于狹縫a方向平移，同時(shí)連接在托架4上的約束桿I控制著托架4，使光譜分光器8的軸線始終指向攝影鏡頭的光學(xué)中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)偏角光強(qiáng)衰減的校正目的，具體的矯正原理如圖3和圖4所示，如下:
光譜分光器8的狹縫a在鏡頭成像面上掃描，當(dāng)狹縫a掃描到鏡頭5中心光軸ο處時(shí)，來自鏡頭的成像主光線e與中心光軸ο重合，而狹縫a的端面c垂直于來自鏡頭的成像主光線e，獲得全效率的能量接收；當(dāng)狹縫a掃描離開中心光軸ο，至h點(diǎn)，此時(shí)成像主光線e2與中心光軸ο成夾角Θ，此時(shí)端面c的法線也與成像主光線e2形成夾角Θ，造成正對(duì)面積縮減至COS0，通過本實(shí)施例的同步約束機(jī)構(gòu)，確保光譜分光器8在掃描時(shí)，始終保持狹縫a的端面c垂直于成像主光線e2，這樣狹縫a相對(duì)于成像主光線e2的夾角Θ始終為0，不論是否掃描在鏡頭中心位置，都能保持相同的高能量采集效率。
[0020]如上所述，盡管參照特定的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)表示和表述了本發(fā)明，但其不得解釋為對(duì)本發(fā)明自身的限制。在不脫離所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍前提下，可對(duì)其在形式上和細(xì)節(jié)上作出各種變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.具有偏角修正的內(nèi)置掃描高光譜成像裝置，包括鏡頭(5)、光譜分光器(8)、掃描板(2)和圖像探測(cè)器(9)，其特征在于，還包括 支架(6)，所述支架(6)的上部設(shè)置有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸(11)，所述固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸(11)的軸心與所述鏡頭(5 )的光學(xué)中心對(duì)應(yīng)； 安裝有所述光譜分光器(8)的托架(4)，所述托架(4)上設(shè)置導(dǎo)向塊(12)，所述導(dǎo)向塊(12)的中心線與所述光譜分光器(8)的中心軸線平行； 約束桿(I)，所述約束桿(I)一端的轉(zhuǎn)動(dòng)孔套接于所述支架(6)的固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸(11)處，所述約束桿(I)的另一端設(shè)置滑動(dòng)槽，所述滑動(dòng)槽套接于所述托架(4)的導(dǎo)向塊(12)處。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有偏角修正的內(nèi)置掃描高光譜成像裝置，其特征在于，所述支架(6)還包括滑動(dòng)導(dǎo)軌(10)，所述滑動(dòng)導(dǎo)軌(10)垂直于所述鏡頭(5)的軸線。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有偏角修正的內(nèi)置掃描高光譜成像裝置，其特征在于，所述掃描板(2)設(shè)置于所述支架(6)的滑動(dòng)導(dǎo)軌(10)上，并與所述托架(4)連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有偏角修正的內(nèi)置掃描高光譜成像裝置，其特征在于，還包括同步軸(3)，所述同步軸(3)設(shè)置于所述掃描板(2)上方的支撐孔上，且所述同步軸(3)與所述光譜分光器(8)的中心軸線垂直相交，其交點(diǎn)為所述同步軸(3)的軸心。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有偏角修正的內(nèi)置掃描高光譜成像裝置，其特征在于，還包括電機(jī)(7)，所述電機(jī)(7)與所述掃描板(2)連接。
【文檔編號(hào)】G01J3/02GK105823556SQ201610357937
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年5月26日
【發(fā)明人】陳志民
【申請(qǐng)人】南京高懇特科技有限公司