[發明專利]點掃式成像的寬波段高光譜成像系統及其成像方法

在審

• 申請號: 202110833356.3
• 申請日: 2021-07-22
• 公開（公告）號: CN115683325A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 趙雪珺;黃曉春;蔡能斌;高飛;王長亮;潘明忠
• 申請（專利權）人: 上海市刑事科學技術研究院
• 主分類號: G01J1/04
• 分類號: G01J1/04;G01J1/42
• 代理公司: 上海華祺知識產權代理事務所(普通合伙) 31247
• 代理人: 劉衛宇

1.一種點掃式成像的寬波段高光譜成像系統，其特征在于，包括光源組件、光纖光譜儀組件、三維位移臺和控制裝置；

所述光源組件包括光源、第一光纖和光源光纖會聚鏡，所述光源通過所述第一光纖與所述光源光纖會聚鏡連接；

所述光纖光譜儀組件包括光纖光譜儀、第二光纖和光譜儀光纖會聚鏡，所述光纖光譜儀通過所述第二光纖與光譜儀光纖會聚鏡連接；

所述三維位移臺用于承載被測物體；所述光源光纖會聚鏡和所述光譜儀光纖會聚鏡均固定于所述三維工作臺，且所述光源光纖會聚鏡和所述光譜儀光纖會聚鏡均聚焦于同一空間點；

控制裝置，用于控制所述三維位移臺的運動以及接收所述光纖光譜儀發送的圖像數據和光譜數據，通過控制三維位移臺的運動實現光源光纖會聚鏡和光譜儀光纖會聚鏡對被測物體的逐點掃查，獲取被測物體的高光譜數據立方體。

2.如權利要求1所述的點掃式成像的寬波段高光譜成像系統，其特征在于，所述光譜儀光纖會聚鏡的數量為一個，所述光源光纖會聚鏡的數量為兩個。

3.如權利要求2所述的點掃式成像的寬波段高光譜成像系統，其特征在于，所述光源為寬波段鹵素燈光源；

所述第一光纖的數量為兩根，兩根第一光纖的輸入端分別與所述光源連接，兩根第一光纖的輸出端分別連接兩個光源光纖會聚鏡。

4.如權利要求1所述的點掃式成像的寬波段高光譜成像系統，其特征在于，所述光纖光譜儀為200-2500nm光纖光譜儀。

5.如權利要求4所述的點掃式成像的寬波段高光譜成像系統，其特征在于，所述200-2500nm光纖光譜儀包括200-1000nm光纖光譜儀及900-2500nm制冷型光纖光譜儀；

所述第二光纖為一分二光纖，所述一分二光纖具有輸入端、第一輸出端和第二輸出端，一分二光纖的輸入端與所述光譜儀光纖會聚鏡連接，一分二光纖的第一輸出端和第二輸出端分別連接所述的200-1000nm光纖光譜儀和所述的900-2500nm制冷型光纖光譜儀。

6.如權利要求1所述的點掃式成像的寬波段高光譜成像系統，其特征在于，所述三維位移臺包括滑動臺、載物臺、滑動臺上下位移機構、滑動臺橫向位移機構以及載物臺縱向位移機構；

所述載物臺用于承載被測物體；所述光源光纖會聚鏡和所述光譜儀光纖會聚鏡均固定于所述滑動臺；所述載物臺縱向位移機構用于帶動所述載物臺縱向移動，所述滑動臺上下位移機構用于帶動所述滑動臺上下移動，所述滑動臺橫向位移機構用于帶動所述滑動臺橫向移動。

7.如權利要求1或6所述的點掃式成像的寬波段高光譜成像系統，其特征在于，所述控制裝置包括三維位移臺控制器和計算機，所述計算機與所述三維位移臺控制器通信連接，用于通過所述三維位移臺控制器控制所述三維位移臺的運動，并接收所述光纖光譜儀發送的圖像數據和光譜數據，獲取被測點的高光譜數據立方體。

8.一種如權利要求1至7任意一項所述的點掃式成像的寬波段高光譜成像系統的成像方法，其特征在于，包括以下步驟：

a、將被測物體放到所述三維位移臺上，被測物體具有被測區域，被測區域包括起始被測行和終止被測行；

b、通過控制裝置控制所述三維位移臺運動，以使所述光源光纖會聚鏡和所述光譜儀光纖會聚鏡的焦點位于被測物體的起始被測行的起始被測點；

c、完成被測物體的起始被測行的起始被測點的光譜數據和圖像數據的采集后，控制裝置控制三維位移臺帶動所述光源光纖會聚鏡和所述光譜儀光纖會聚鏡沿橫向移動一預定的距離S1，以使所述光源光纖會聚鏡和所述光譜儀光纖會聚鏡的焦點位于被測物體的起始被測行的下一個被測點；

d、重復步驟c，直至控制裝置完成整個起始被測行的光譜數據和圖像數據的采集；

e、控制裝置控制三維位移臺帶動被測物體縱向移動一預定的距離S2，以使所述光源光纖會聚鏡和所述光譜儀光纖會聚鏡的焦點位于被測物體的下一被測行的起始被測點；

f、完成被測物體的下一被測行的起始被測點的光譜數據和圖像數據的采集后，控制裝置控制三維位移臺帶動所述光源光纖會聚鏡和所述光譜儀光纖會聚鏡沿橫向移動一預定的距離S1，以使所述光源光纖會聚鏡和所述光譜儀光纖會聚鏡的焦點位于被測物體的下一被測行的下一個被測點；

g、重復步驟f，直至控制裝置完成整個下一被測行的光譜數據和圖像數據的采集；

h、依此類推，直至控制裝置完成對終止被測行的光譜信息和圖像信息的采集；

i、控制裝置對被測物體的所有被測點的圖像數據和光譜數據進行處理，獲得整個被測物體的高光譜數據立方體。