[發明專利]基于超連續激光光源的水下光譜成像系統及方法

在審

• 申請號: 201810474639.1
• 申請日: 2018-05-17
• 公開（公告）號: CN108362380A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 李學龍;高曉惠;周安安;于濤;李立波;衛翠玉;胡炳樑;夏璞
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J3/02;G01N21/25;G01N21/01
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 陳廣民

本發明屬于光學技術領域，涉及到一種基于超連續激光光源的水下光譜成像系統及方法。本發明采用超連續譜激光光源作為水下光譜成像儀的光源，其具有普通激光能量集中、發散角小、傳播距離遠的優勢，同時又具有一定的譜段范圍，解決了水下光譜成像探測時光照不足問題。本發明一種基于超連續激光光源的水下光譜成像系統，包括光源組件、消色差激光整形組件、光譜成像儀組件、數據存儲處理組件，還包括通訊控制組件；光源組件、光譜成像儀組件、數據存儲處理組件均與通訊控制組件連接；通訊控制組件用于對光源組件、光譜成像儀組件、數據存儲處理組件進行控制；消色差激光整形光學組件設置在光源組件的輸出光路上。

技術領域

本發明屬于光學技術領域，涉及到一種基于超連續激光光源的水下光譜成像系統及方法。

背景技術

水下光視覺探測技術具有直觀性強的特點，作為聲納探測技術的必要補充，在海底繪圖、目標識別與探測、機器人視覺等方面具有非常重要的應用價值。由于水對光的吸收與散射，導致光學成像設備面臨光能量不足的問題，在水下的應用受到限制。目前使用的高光譜成像設備，由于其波段較多，將有限的能量分成多個通道進行接收，每個波段圖像的信噪比較低，因此在水下應用受限。

發明內容

本發明的目的在于提出一種基于超連續激光光源的水下光譜成像系統，采用超連續激光光源作為水下光譜成像儀的光源，其具有普通激光能量集中、發散角小、傳播距離遠的優勢，同時又具有一定的譜段范圍，解決了水下光譜成像探測時光照不足問題。

本發明解決上述問題的技術方案是：一種基于超連續激光光源的水下光譜成像系統，包括光源組件、消色差激光整形組件、光譜成像儀組件、數據存儲處理組件，其特殊之處在于，

所述光源組件的光源為超連續激光光源；

還包括通訊控制組件；

所述光源組件、光譜成像儀組件、數據存儲處理組件均與通訊控制組件連接；通訊控制組件用于對光源組件、光譜成像儀組件、數據存儲處理組件進行協同控制；

所述消色差激光整形組件設置在光源組件的輸出光路上；所述消色差激光整形組件用于調整光源組件的輸出光束中不同波長光的發散角；

所述光源組件的譜段范圍與光譜成像儀組件的譜段范圍相同；

所述光源組件的光束出射方向與光譜成像儀組件中心視場之間有夾角，該夾角可根據探測目標距離進行調整，探測目標越遠，則夾角越小，探測目標越近，夾角越大，調整范圍在11.5度至0.005度之間，使得光源組件的視場與光譜成像儀組件的視場在目標處重合，光源充滿光譜成像儀組件整個視場；

所述通訊控制組件可以控制光源組件的開關及功率；

所述光譜成像儀組件用于接收光源組件輸出后經過物質反射散射后得到的光信號；

所述數據存儲處理組件與光譜成像儀組件相連，數據存儲處理組件用于存儲和處理光譜成像儀組件探測到的圖譜數據，并根據數據處理結果給出需要調整的光源組件參數，將該光源組件參數傳輸給通訊控制組件；通訊控制組件可根據需要調整光譜成像儀組件的曝光時間，采集幀數。

以上為本發明的基本結構，基于該基本結構，本發明還做出以下優化改進：

進一步地，上述通訊控制組件包括控制接口、RS232通訊串口、80C51單片機、28C64程序存儲器和6664數據存儲器；RS232通訊串口與80C51單片機相連，80C51單片機同時與28C64程序存儲器和6664數據存儲器相連，80C51單片機與控制接口的輸入端相連；控制接口的輸出端分別與光源組件、光譜成像儀組件相連；RS232通訊串口與數據存儲處理組件相連并與其相互通訊。

進一步地，上述光源組件在遠方視場的均勻度大于90％。