[發明專利]高光譜相機、高光譜成像裝置及控制方法

有效

• 申請號: 201710651230.8
• 申請日: 2017-08-02
• 公開（公告）號: CN107655569B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 劉寶瑩;胡修穩;趙猛;戚麗;張鋒;徐春風
• 申請（專利權）人: 合肥美亞光電技術股份有限公司
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J3/04;G01J3/02
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張潤

本發明公開了一種高光譜相機、高光譜成像裝置及控制方法。其中，高光譜成像裝置包括：光學鏡頭，用于收集物料的反射光；入口狹縫，入口狹縫位于光學鏡頭的焦點處，以便反射光聚焦至入口狹縫；分光系統，用于將由入口狹縫入射的反射光分為多束單色光；數字微型反射鏡陣列，包括多個微型反射鏡，多個微型反射鏡處于第一狀態時，多束單色光通過多個微型反射鏡反射后由分光系統聚焦為一條光束線；線陣傳感器，用于接收光束線；控制器，用于調整數字微型反射鏡陣列的工作模式，以控制多個微型反射鏡的狀態切換順序和切換時間。本發明的高光譜成像裝置具有波長任意選擇或合并的低光譜分辨率、高速掃描模式，同時具有成本低的優點。

技術領域

本發明涉及多光譜成像技術領域，特別涉及一種高光譜相機、高光譜成像裝置及控制方法。

背景技術

高光譜技術是由光譜學與圖像技術交叉融合形成的技術，既可以利用圖像信息進行目標形狀大小和分布研究，也可以利用光譜信息進行物質的鑒別分類。這種技術最早被用于遙感領域，后被引入到醫藥學、農業檢測等領域。同樣在農產品谷物分級或者廢品回收過程中，利用高光譜技術可以對多種形狀復雜的谷物和廢品進行自動在線識別，但龐大的谷物和廢品數量要求掃描速度足夠快，且光譜數據中很多波長數據是沒有價值的，因此迫切需要一種波長任意選擇的高速高光譜檢測技術，另外由于谷物和廢品的價值相對較低，高光譜相機的成本不能太高。相關技術中，高光譜相機成像原理包括擺掃式光譜成像、推掃式光譜成像、電控可調諧濾光成像。擺掃式光譜成像內部采用棱鏡或光柵分光加上線陣傳感器，每次只能采集單點的光譜數據，要得到物料的高光譜圖像，必須X、Y方向上擺動掃描物料的每個點。擺掃式高光譜成像的光譜分辨率較高，采用線陣傳感器成本較低，但每個點的光譜采集時間較長導致其空間上分辨率較差(cm級別)，無法用于谷物等小物料識別。推掃式光譜成像內部采用棱鏡或光柵分光加上面陣傳感器，每次采集一行幾百個點的光譜數據，要得到物料的高光譜圖像，只需要將物料相對于相機作直線運動即可。推掃式高光譜成像的光譜分辨率和水平方向空間均分辨率均較高，但由于每行的所有光譜均采集導致其幀頻較低，其在物料運動方向上分辨率較低；且由于采用的是面陣傳感器，其成本較高，特別是波長大于1700nm的近紅外面陣傳感器，廠商可選擇性較少且價格十分昂貴。電控可調諧濾光成像內部采用電壓調諧式濾光晶體加上面陣傳感器，物料無需運動，只調節電壓即實現可選擇波長的光譜成像；電控可調濾光成像的光譜分辨率和兩維空間分辨率均較高，選擇指定的波長成像，其幀頻速度較快，但可調諧濾波晶體和面陣傳感器均較昂貴，近紅外波段的晶體和傳感器更是昂貴。

相關技術中高光譜相機因為具有較高的光譜分辨率，可以得到非常豐富的光譜信息，利用這些光譜信息能夠進行農業病情、醫藥成分等檢測分析，但由于光譜數據較多，無法應用在諸如谷物分級和廢品回收等在線檢測應用中，在線檢測應用要求高光譜技術要有波長任意選擇功能和較高的掃描速度，且具有較低成本，但是現有高光譜技術或產品無法實現上述要求。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決上述相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明的一個目的在于提出一種高光譜成像裝置。該高光譜成像裝置既具有傳統高光譜相機的高光譜分辨率、低掃描速度模式，又具有波長任意選擇或合并的低光譜分辨率、高速掃描模式，同時具有成本低的優點，尤其適用于在線識別檢測。

本發明的另一個目的在于提供一種高光譜相機。

本發明的再一個目的在于提供一種高光譜成像裝置的控制方法。