[發(fā)明專利]一種便攜式地面高光譜成像儀

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• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN109975219A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郁雷
• 申請（專利權(quán)）人: 上海德運光電技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 宣慧蘭

本發(fā)明涉及一種便攜式地面高光譜成像儀，包括依次連接的鏡頭、液晶可調(diào)諧濾波器成像單元、InGaAs面陣探測器、光電信號獲取及處理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)記錄處理模塊；還包括電源模塊，連接液晶可調(diào)諧濾波器成像單元、InGaAs面陣探測器、光電信號獲取及處理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)記錄處理模塊；還包括二維指向支架，用于放置和固定該光譜成像儀；液晶可調(diào)諧濾波器成像單元和數(shù)據(jù)采集模塊連接計算機。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用優(yōu)化積分時間方法通過現(xiàn)場的動態(tài)測量得到各個波段所需的最佳積分時間，從而補償由于LCTF衍射效率等因素造成的系統(tǒng)光譜響應(yīng)的不一致，提高數(shù)據(jù)的動態(tài)范圍和數(shù)據(jù)處理的精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地面高光譜測量領(lǐng)域，尤其是涉及一種便攜式地面高光譜成像儀。

背景技術(shù)

目前，用于地面高光譜測量的成像儀大多為非成像型，分光元件以光柵為主，采用單點測量方式，比較著名的是美國分析光譜設(shè)備(ASD)公司的FieldSpec系列便攜式高光譜光纖光譜儀，而傳統(tǒng)的成像光譜儀大多采用推掃式或者擺掃式工作方式，分光原理主要為棱鏡、光柵分光或者干涉分光型，這些分光原理的光譜儀需要運動部件，體積、功耗較大，不適合輕便、低功耗、便攜的地面對地野外高光譜成像探測。不同于傳統(tǒng)的推掃式和擺掃式光譜成像系統(tǒng)，液晶可調(diào)諧濾波器(LCTF)光譜分光沒有運動部件，波長切換時間短，波長的選擇采用電控，屬于輕量化、低功耗的成像高光譜分光元件，非常適合用于野外地面光譜測量。非成像方式的LCTF光譜系統(tǒng)在生物、醫(yī)療等領(lǐng)域已經(jīng)有了較為成熟的應(yīng)用，用于特定光譜的定性分析和檢測。基于LCTF的光譜成像系統(tǒng)已有用于近距離光譜測量的實例，由于光強的透過率很大程度上受LCTF衍射效率的制約，加上圖像傳感器在不同波長范圍的量子效率的不同，造成不同波段的光譜響應(yīng)存在較大的不一致，在光譜分辨率較高的情況下影響尤為明顯，當用于野外遙感測量時，由于受到外部環(huán)境的制約，在很大程度上影響數(shù)據(jù)的信噪比和動態(tài)范圍，給后續(xù)的應(yīng)用處理帶來了較大的難度。結(jié)合LCTF本身特點，設(shè)計適合地面對機場FOD探測的便攜式儀器，具有重要的實用價值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種便攜式地面高光譜成像儀。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種便攜式地面高光譜成像儀，包括依次連接的鏡頭、液晶可調(diào)諧濾波器成像單元、InGaAs面陣探測器、光電信號獲取及處理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)記錄處理模塊；還包括電源模塊，連接所述液晶可調(diào)諧濾波器成像單元、InGaAs面陣探測器、光電信號獲取及處理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)記錄處理模塊；還包括二維指向支架，用于放置和固定該光譜成像儀；所述液晶可調(diào)諧濾波器成像單元和數(shù)據(jù)采集模塊連接計算機。

優(yōu)選的，所述液晶可調(diào)諧濾波器成像單元包括準直光學(xué)系統(tǒng)、液晶可調(diào)諧濾光片和濾光片驅(qū)動電路。

優(yōu)選的，所述濾光片驅(qū)動電路輸出頻率可調(diào)的功率信號驅(qū)動液晶可調(diào)諧濾光片，控制分光波長。

優(yōu)選的，所述電源模塊包括相互連接的蓄電池組和多路穩(wěn)壓電路。

優(yōu)選的，所述光電信號獲取及處理模塊包括探測器驅(qū)動電路、光電信號調(diào)理電路和AD及數(shù)據(jù)傳輸接口電路，所述光電信號調(diào)理電路連接AD及數(shù)據(jù)傳輸接口電路，所述AD及數(shù)據(jù)傳輸接口電路連接所述數(shù)據(jù)采集模塊，所述探測器驅(qū)動電路連接所述InGaAs面陣探測器。

優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)記錄處理模塊包括相互連接的數(shù)據(jù)記錄器和數(shù)據(jù)處理器。

優(yōu)選的，所述鏡頭為定焦鏡頭，儀器根據(jù)拍攝距離的差異選取安裝不同焦距的定焦鏡頭。

優(yōu)選的，所述計算機采用優(yōu)化積分時間的方法對各個波段的拍攝時間進行調(diào)節(jié)，并控制儀器進行成像光譜數(shù)據(jù)采集，處理后的原始光譜數(shù)據(jù)存儲在便攜式計算機硬盤上。

優(yōu)選的，所述計算機為便攜式計算機。