[發(fā)明專利]一種低成本旋轉(zhuǎn)擺掃式的高光譜成像系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2020-08-23
• 公開（公告）號: CN112033540A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何賽靈;羅晶
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J3/18;G01J3/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林松海

1.一種低成本旋轉(zhuǎn)擺掃式的高光譜成像系統(tǒng)，其特征在于，包括線性高光譜模組、機(jī)械旋轉(zhuǎn)模組、信息處理模組、云服務(wù)器；

所述的線性高光譜模組依次包括成像鏡頭、狹縫、第一透鏡、第一光楔、光柵、第二光楔、第二透鏡、相機(jī)；成像鏡頭將待測物體成像在狹縫位置處，待測物體的像在狹縫對應(yīng)的線性區(qū)域中通過，狹縫后焦面處的第一透鏡將反射光線準(zhǔn)直成平行光線，光柵對反射光線進(jìn)行衍射分光，第一光楔和第二光楔提供偏向角，將一級衍射光譜偏移至視場中心，由相機(jī)采集衍射圖像；機(jī)械旋轉(zhuǎn)模組帶動(dòng)線性高光譜模組進(jìn)行張角范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)擺掃；

高光譜成像系統(tǒng)對場景進(jìn)行探測時(shí)，機(jī)械旋轉(zhuǎn)模組每步進(jìn)旋轉(zhuǎn)一次，線性高光譜模組自動(dòng)獲取狹縫所對應(yīng)線性區(qū)域每個(gè)點(diǎn)的光譜信息；機(jī)械旋轉(zhuǎn)模組轉(zhuǎn)動(dòng)至張角范圍的角度時(shí)，系統(tǒng)生成場景內(nèi)的全景高光譜圖像；

所述的信息處理模組將高光譜成像系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集的圖譜數(shù)據(jù)發(fā)送至云服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)可視化和分析。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本旋轉(zhuǎn)擺掃式的高光譜成像系統(tǒng)，其特征在于，所述的信息處理模組包括存儲(chǔ)單元、處理單元、發(fā)送單元；處理單元用于重建場景無畸變的高光譜圖像。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本旋轉(zhuǎn)擺掃式的高光譜成像系統(tǒng)，其特征在于，所述的機(jī)械旋轉(zhuǎn)模組包括電動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺、控制器、三腳架，控制器控制電動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺繞軸擺掃。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本旋轉(zhuǎn)擺掃式的高光譜成像系統(tǒng)，其特征在于，所述的成像鏡頭采用顯微物鏡，用于實(shí)現(xiàn)顯微場景下的高光譜成像。

5.所述的一種低成本旋轉(zhuǎn)擺掃式的高光譜成像系統(tǒng)，其特征在于，所述的機(jī)械旋轉(zhuǎn)模組旋轉(zhuǎn)θ₀ 角度，每次步進(jìn)精度是Δθ ，當(dāng)前步進(jìn)次數(shù)是n，機(jī)械旋轉(zhuǎn)模組帶動(dòng)線性高光譜模組旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致待測物體空間圖像大小產(chǎn)生縮放畸變，待測物體在當(dāng)前旋轉(zhuǎn)角度的空間圖像大小相對于起始角度空間圖像的縮放因子如公式1所示，機(jī)械旋轉(zhuǎn)模組的旋轉(zhuǎn)在線性高光譜模組相機(jī)坐標(biāo)系表示為繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)，系統(tǒng)的位姿朝向變化導(dǎo)致拼接產(chǎn)生了位姿畸變，旋轉(zhuǎn)矩陣R為公式2所示，建立線性高光譜模組在旋轉(zhuǎn)過程中圖像坐標(biāo)系的變換關(guān)系，如公式3所示，每幀線空間圖像經(jīng)過上述變換循環(huán)拼接在一起后得到無畸變的高光譜圖像；

其中，θ₀ 是機(jī)械旋轉(zhuǎn)模組旋轉(zhuǎn)張角范圍，Δθ是旋轉(zhuǎn)臺的步進(jìn)精度，n是當(dāng)前的步進(jìn)次數(shù)，α是待測物體在當(dāng)前旋轉(zhuǎn)角度的空間圖像大小相對于起始角度空間圖像的縮放因子，R是當(dāng)前旋轉(zhuǎn)角度的相機(jī)坐標(biāo)系相對于起始角度的相機(jī)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)因子，u₀,v₀是當(dāng)前相機(jī)圖像坐標(biāo)系的像素點(diǎn)的坐標(biāo)，u₁,v₁是矯正縮放畸變和位姿畸變后的相機(jī)圖像像素坐標(biāo)。