[發(fā)明專利]光譜成像系統(tǒng)、成像設(shè)備及數(shù)據(jù)處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710106369.4
• 申請(qǐng)日: 2017-02-24
• 公開（公告）號(hào): CN106768336B
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐昊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所
• 主分類號(hào): G01J3/28
• 分類號(hào): G01J3/28;G01J3/02
• 代理公司: 北京超凡志成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11371
• 代理人: 蘇勝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及成像技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種光譜成像系統(tǒng)、成像設(shè)備及數(shù)據(jù)處理方法。

背景技術(shù)

阿達(dá)瑪變換技術(shù)是一種類似傅立葉變換的調(diào)制技術(shù)，具有多通道檢測(cè)和成像的能力。采用這種技術(shù)能夠顯著提高信噪比。雖然這種技術(shù)已開始應(yīng)用于光譜分析和顯微成像領(lǐng)域，但目前應(yīng)用這種技術(shù)的儀器功能較為單一，光譜分析與成像能力的集成化很差。現(xiàn)有的高分辨阿達(dá)瑪變換顯微圖像分析儀，能夠應(yīng)用511階S循環(huán)矩陣構(gòu)建的一維模板與512像素線陣CCD，獲得了511×512像素的高分辨圖像，但不具備獲取高分辨光譜的能力。此外，現(xiàn)有的能夠進(jìn)行高分辨光譜掃描的系統(tǒng)中，光譜掃描和阿達(dá)瑪編碼過(guò)程需要分別獨(dú)立的進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)，使得獲取光譜數(shù)據(jù)立方需要消耗較多的時(shí)間，從而影響實(shí)際使用。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種光譜成像系統(tǒng)、成像設(shè)備及數(shù)據(jù)處理方法，以改善上述的獲取光譜數(shù)據(jù)立方需要消耗較多的時(shí)間的問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例采用的技術(shù)方案如下：

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種光譜成像系統(tǒng)，包括第一透鏡組、阿達(dá)瑪模板、第二透鏡組、色散裝置、面陣光電檢測(cè)器以及微控制器，所述第一透鏡組、阿達(dá)瑪模板、第二透鏡組、色散裝置、面陣光電檢測(cè)器依次設(shè)置，所述面陣光電檢測(cè)器與所述微控制器電連接。所述第一透鏡組用于將入射的第一信號(hào)光準(zhǔn)直并聚焦到所述阿達(dá)瑪模板。所述阿達(dá)瑪模板用于在控制機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下對(duì)入射到該阿達(dá)瑪模板的所述第一信號(hào)光進(jìn)行編碼形成第二信號(hào)光。所述第二透鏡組用于將由所述阿達(dá)瑪模板出射的所述第二信號(hào)光壓縮為與所述面陣光電檢測(cè)器匹配的第三信號(hào)光。所述色散裝置用于對(duì)由所述第二透鏡組出射的所述第三信號(hào)光進(jìn)行色散分光處理形成按波長(zhǎng)分散開的第四信號(hào)光。所述面陣光電檢測(cè)器用于接收所述色散裝置出射的所述第四信號(hào)光，將所述第四信號(hào)光轉(zhuǎn)化為電信號(hào)發(fā)送至所述微控制器。所述微控制器用于處理接收到的所述電信號(hào)得到成像光譜數(shù)據(jù)。

在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，上述所述色散裝置包括入射狹縫、準(zhǔn)光鏡、色散元件以及聚光鏡，所述第二透鏡組出射的所述第三信號(hào)光入射到所述入射狹縫，通過(guò)所述入射狹縫的所述第三信號(hào)光經(jīng)所述準(zhǔn)光鏡準(zhǔn)直后入射到所述色散元件，經(jīng)所述色散元件色散后形成所述第四信號(hào)光，所述第四信號(hào)光經(jīng)所述聚光鏡按波長(zhǎng)聚焦到所述面陣光電檢測(cè)器的表面。

在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，上述阿達(dá)瑪模板為一維循環(huán)編碼模板，其序列由循環(huán)S矩陣生成，所述一維循環(huán)編碼模板用于對(duì)所述第一信號(hào)光進(jìn)行編碼生成所述第二信號(hào)光。

在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，上述面陣光電檢測(cè)器為面陣灰度光電檢測(cè)器。

在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，上述成像光譜數(shù)據(jù)包括三個(gè)維度的信息，其中，第一維度的像素?cái)?shù)由所述阿達(dá)瑪模板的編碼位數(shù)決定，第二維度的像素?cái)?shù)由所述面陣光電檢測(cè)器的第一方向的像元數(shù)決定，第三維度的單元數(shù)由所述面陣光電檢測(cè)器的第二方向的像元數(shù)決定。

在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，上述第一信號(hào)光的光譜范圍包括紫外至紅外波段內(nèi)的任意波段。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種成像設(shè)備，包括上述的光譜成像系統(tǒng)。

第三方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種數(shù)據(jù)處理方法，運(yùn)行于上述光譜成像系統(tǒng)中的微控制器。所述方法包括：根據(jù)接收到的所述電信號(hào)，得到第一編碼數(shù)據(jù)；根據(jù)預(yù)設(shè)的第一編碼序列對(duì)所述第一編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼得到光譜成像數(shù)據(jù)，其中，所述第一編碼序列與所述阿達(dá)瑪模板對(duì)應(yīng)。