[发明专利]用于对远程目标成像的高光谱成像系统和方法

说明书

优先权要求

本申请根据35U.S.C.§120要求2013年3月13日提交的美国申请S/N13/798816的优先权，该申请根据35U.S.C.§119要求2012年11月15日提交的美国临时申请S/N 61/726650的优先权，基于其内容并通过引用将其内容整体结合于此。

相关专利申请

本申请与2012年7月23日提交的且题为“Hyperspectral Imaging System and Method for Imaging a Remote Object(用于对远程目标成像的高光谱成像系统和方法)”的先前提交的美国专利申请S/N 13/555,428有关。此相关的专利申请的内容在此通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及用于提供远程目标(例如，感兴趣的场景)的一区域的高光谱图像的高光谱成像系统和方法。在一个方面，高光谱成像系统包括至少一个光学器件、可旋转的盘(其具有形成在其中的至少一个螺旋狭缝)、光谱仪、二维图像传感器和控制器。在另一个方面，高光谱成像系统包括至少一个光学器件、可旋转的盘(其具有形成在其中的多个直缝)、光谱仪、二维图像传感器和控制器。在又一方面，高光谱成像系统包括至少一个光学器件、可旋转的鼓(其具有形成在其外表面中的多个狭缝以及位于其中的折叠镜)、光谱仪、二维图像传感器和控制器。

背景

传统的高光谱成像系统通常具有成像透镜，该成像透镜将感兴趣的远程目标的图像形成到固定狭缝上，该固定狭缝继之以光谱仪。光谱仪可被配置为Offner光谱仪、Dyson光谱仪或若干其它类型光谱仪中的任何一种。然而，具有固定狭缝的高光谱仪架构局限于对来自远程目标的单行光形成高光谱。另外，具有固定狭缝的高光谱仪架构局限于仅填充图像传感器上与固定狭缝的光谱相对应的那些像素点。目前有两种已知的技术用于将来自远程目标单行光的高光谱图像扩展到远程目标的二维区域。第一种已知技术涉及在垂直于固定狭缝的方向上移动整个高光谱成像系统并同步在移动过程中所采集的图像以获得远程目标一区域的高光谱图像。此技术常常被称为“推扫式(push broom)”方法。第二种已知技术涉及在成像透镜的前面放置旋转镜并接着同步在镜子旋转过程中所采集的图像以获得远程目标一区域的高光谱图像。虽然传统的用于获得远程目标一区域的高光谱图像的高光谱成像系统和这些已知技术可在一些应用中工作良好，但仍然期望开发新的可被用于获得远程目标一区域的高光谱图像的高光谱成像系统。

发明内容

已经在本申请的独立权利要求中描述了用于提供远程目标的一区域的高光谱图像的高光谱成像系统和方法。已经在从属权利要求中描述了用于提供远程目标的一区域的高光谱图像的高光谱成像系统和方法的有利实施例。

在本发明的一个方面，存在用于提供远程目标的二维区域的高光谱图像的高光谱成像系统(以及相关联的方法)。所述高光谱成像系统包括：(a)至少一个光学器件，配置成接收与所述远程目标相关联的光；(b)盘，在其中形成有螺旋狭缝，其中所述盘包括一表面，所述表面配置成从所述至少一个光学器件接收所述光，并且其中所述表面被进一步定位在所述至少一个光学器件的像平面处；(c)致动器，用于使所述盘旋转；(d)控制器，配置成控制所述致动器以使得使所述盘旋转以使所述螺旋狭缝的第一部分被定位成允许与所述远程目标相关联的第一光线穿过那儿；(e)光谱仪，包括至少色散设备，所述色散设备配置成接收所述第一光线并输出第一色散光线；(f)二维图像传感器，配置成接收所述第一色散光线并提供所述第一色散光线的第一二维图像；(g)所述控制器配置成获得所述第一二维图像并控制所述致动器以使得使所述盘旋转以使所述螺旋狭缝的第二部分被定位成允许与所述远程目标相关联的第二光线穿过那儿；(h)所述光谱仪包括至少所述色散设备，所述色散设备配置成接收所述第二光线并输出第二色散光线；(i)所述二维图像传感器配置成接收所述第二色散光线并提供所述第二色散光线的第二二维图像；(j)所述控制器配置成获得所述第二二维图像；以及(k)所述控制器反复地控制所述致动器以使得使所述盘旋转以使螺旋狭缝的不同部分被定位成允许与所述远程目标的所述光相关联的不同光线穿过那儿同时反复地从所述二维图像传感器中获得不同色散光线的二维图像并组合所述第一和第二二维图像以及不同的二维图像以提供所述远程目标的二维区域的高光谱图像。