[發明專利]一種光譜成像裝置及光譜成像反演方法

有效

• 申請號: 201310597435.4
• 申請日: 2013-11-22
• 公開（公告）號: CN103743482A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 劉揚陽;呂群波;相里斌;周錦松;裴琳琳;王建威
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電研究院
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J3/14
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;趙鎮勇

技術領域

本發明涉及成像技術領域，尤其涉及一種光譜成像裝置及光譜成像反演方法。?

背景技術

目前常見的光譜成像儀有色散型、干涉型、濾光片型、計算層析型和衍射光學元件型等。應用于哈達碼變換（Hadamard?transfer）原理的光譜儀主要是色散型，色散型又可以分為基于棱鏡和光柵等形式，其中以采用光柵的色散型哈達碼成像儀最為突出，如圖1所示編碼孔徑光柵色散型光譜成像儀，通過采用具有哈達碼變換性質的編碼模板代替常規光譜成像儀中狹縫通光，實現多孔調制目標空間光學信息，其包括前置光學系統、哈達碼變化編碼模板、分光系統及數據采集系統，通過匯聚鏡11將目標光場輻射匯聚成平行光場，然后經過光闌12限制雜散光，由哈達碼變換編碼模板13調制光路，利用衍射光柵14對光場進行色散，以及兩次利用凹面反射鏡15、凹面反射鏡16使光學系統緊湊，最終將光譜信息成像在CCD（Charge-coupled?Device，電荷耦合元件）探測器17上。?

上述采用光柵的色散型成像光譜儀，所能探測到的光譜譜段數目往往受限于哈達碼變換編碼階數（7階，即7個譜段）；而且，光柵色散本身對通光調制的狹縫位置要求也很精確，采用哈達碼變換模板就不可避免會引起各個波段的成像條紋光譜混疊，如不加修正和光譜復原算法相應更改，其復原結果不理想，如果采用棱鏡色散，又會存在棱鏡色散自身的譜線彎曲畸變以及非線性的色散效應；同時，采用的光譜復原方案都針對小區域目標光譜復原，沒有針對大幅寬成像，影響哈達碼成像儀應用的范圍和時效性。?

發明內容

本發明實施例的目的是提供一種光譜成像裝置及光譜成像反演方法，使用棱鏡色散并提供多波段光譜和大面陣成像的光譜復原。?

本發明實施例的目的是通過以下技術方案實現的：?

一種光譜成像裝置，包括依次設置的前置鏡、哈達碼變換編碼模板、第一匯聚鏡、棱鏡、第二匯聚鏡以及探測器：?

所述前置鏡將目標光譜立方體輻射匯聚成平行光場，所述哈達碼變換編碼模板調制所?述光場，所述第一匯聚鏡傳輸調制后的所述光場至所述棱鏡，所述棱鏡對調制后的所述光場進行色散，所述第二匯聚鏡傳輸色散后的所述光場至所述探測器進而成像，哈達碼變換編碼模板22的階數大于等于10。?

一種光譜成像反演方法，對上述光譜成像裝置的成像進行復原，包括：?

將各像元所對應的所有光譜從重疊光譜中一一對應的提取出來；?

將各像元所對應的各光譜進行配準以及將各像元所對應的各光譜值進行標定，得到標定矩陣；?

根據各像元所對應的所有光譜以及標定矩陣實現光譜復原。?

由上述本發明提供的技術方案可以看出，基于棱鏡色散的光譜復原技術，改變光柵分光的局限，增加棱鏡色散的編碼孔徑光譜成像裝置的可行性，并提供多波段光譜和大面陣成像的光譜復原技術，克服光譜復原質量低、光譜波段數少、單行或單列圖像復原的缺點，適用于信息工業、生物醫學、食品快速檢測等民用領域所需的光譜檢測需求。?

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。?

圖1為傳統編碼孔徑光柵色散型光譜成像儀示意圖。?

圖2為本發明實施例提供的光譜成像裝置示意圖。?

圖3為本發明實施例提供的光譜成像反演方法中棱鏡的非線性色散曲線示意圖。?

圖4為本發明實施例提供的光譜成像反演方法中連續單色積分球定標示意圖。?

圖5為本發明實施例提供的光譜成像反演方法的流程示意圖。?

具體實施方式

下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明的保護范圍。?