[發明專利]一種新型成像光譜儀及其數據立方體的構建方法

有效

• 申請號: 201711030046.8
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107782448B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 潘明忠;尹祿;盧禹先;謝鋒
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所杭州大江東空間信息技術研究院
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28
• 代理公司: 成都頂峰專利事務所(普通合伙) 51224
• 代理人: 趙正寅

本發明提供了一種新型成像光譜儀及其數據立方體的構建方法，屬于成像光譜技術領域，該新型成像光譜儀包括鏡頭、分束器、可見光相機、光開關、匯聚系統和近紅外光譜儀，鏡頭用于采集光線，分束器設置于鏡頭形成的透射光線的光路上，可見光相機設置于分束器的反射光線的光路上，光開關設置于分束器的透射光線的光路上且通過可見光相機獲取的信息對其進行控制，匯聚系統設置于光開關的反射光的光路上，近紅外光譜儀與匯聚系統通過光纖連接，其結構簡單，使用方便，重量輕，體積小，成本較低。本成像光譜儀數據立方體的構建方法，其操作簡單，能夠較方便的對成像光譜儀數據立方體的空間維信息和光譜維信息進行探測，大大提高了測量效率。

技術領域

本發明涉及成像光譜技術領域，具體而言，涉及一種新型成像光譜儀及其數據立方體的構建方法。

背景技術

成像光譜儀廣泛應用于空間探測、航空航天遙感、地質分析、環境監測、醫學檢測診斷及軍事偵察等諸多領域。利用成像光譜儀既能采集到目標的二維空間圖像信息，又能獲取目標各點的光譜信息，從而實現對目標的定時、定位、定性、定量分析。

成像光譜儀實現了目標空間圖像信息和光譜信息的共同采集。傳統的成像光譜儀分為前端成像系統和后端分光系統，前端成像鏡頭將來自目標的光信息收集并成像于成像光譜儀的入射狹縫處，得到第一維空間圖像信息，再經后端分光系統得到目標各點的光譜信息。然后，通過一定的方式對第二維空間圖像進行掃描，即可采集到由目標二維空間圖像信息及其各點光譜信息所構成的三維數據立方體。

成像光譜儀所采用的分光技術直接影響著儀器的結構復雜度、體積、重量、儀器性能及其成本，色散型成像光譜儀以光譜線性度好、技術成熟等優點而被廣泛應用。常用的色散元件有棱鏡和光柵，反射式光柵成像光譜儀的光路屬于離軸系統，存在體積大、裝調難、穩定性差等不足；棱鏡-透射光柵組合式成像光譜儀具有體積小、重量輕、結構簡單等優點，因此現有成像光譜儀的設計多數采用棱鏡和透射光柵組合的方式。

但是棱鏡-透射光柵組合式傳統成像光譜儀不僅需要掃描部件，而且透射光柵和探測器的成本依賴于成像光譜儀所使用的波段，導致操作不方便，使用成本高。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種新型成像光譜儀，其結構簡單，使用方便，成本較低，能夠較好的改善上述問題。

本發明實施例的另一個目的在于提供一種成像光譜儀數據立方體的構建方法，其操作簡單，能夠較方便的對成像光譜儀數據立方體的空間維信息和光譜維信息進行探測。

本發明的實施例是這樣實現的：

本發明的實施例提供了一種新型成像光譜儀，包括鏡頭、分束器、可見光相機、光開關、匯聚系統和近紅外光譜儀，所述鏡頭用于采集光線，所述分束器設置于所述鏡頭形成的透射光線的光路上，所述分束器用于對所述鏡頭采集到的光線進行處理使得一部分光線反射，另一部分光線透射過所述分束器，所述可見光相機設置于所述分束器的反射光線的光路上，所述可見光相機用于對可見光進行處理并得到成像光譜儀數據立方體的空間維信息，所述光開關設置于所述分束器的透射光線的光路上且通過所述可見光相機獲取的信息對其進行控制，所述匯聚系統設置于所述光開關的反射光的光路上，所述近紅外光譜儀與所述匯聚系統通過光纖連接。

可選地，所述光開關采用數字微鏡器件。

可選地，所述鏡頭采集到的光的波長為400nm-2500nm，所述分束器反射的光的波長為400nm-900nm，所述分束器透射出的光的波長為900nm-2500nm。

本發明的實施例還提供了一種成像光譜儀數據立方體的構建方法，采用上述所述的新型成像光譜儀，該成像光譜儀數據立方體的構建方法包括以下步驟：

采光步驟：使用鏡頭采集光線，光線透射過鏡頭形成第一透射光；