[发明专利]一种利用光纤束实现图像切割的快照式高光谱成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及高光谱成像技术领域，尤其涉及一种利用光纤束实现图像切割的快照式高光谱成像系统。

背景技术

高光谱成像技术是新一代光电探测技术，是近二十年来发展起来的基于非常多的窄电磁波波段获取物体有关影像数据的技术，具有成像和光谱探测的优点。该技术集中了光学、光电子学、电子学、信息处理、计算机科学等领域的先进技术，是传统的二维成像技术和光谱技术有机的结合在一起的一门新兴技术。它具有波段多的特点，可在电磁波的紫外、可见光、近红外、中红外以及热红外区域，获取光谱通道数多达数十甚至数百个以上并且各光谱通道连续的图像数据。这样，在获得物体空间特征成像的同时，也获得被测物体的光谱信息。高光谱成像技术其特点是非点测量、每个像元可提取一条光谱曲线、且具有空间可识别性、超多波段(上百个波段)、高的光谱分辨率、光谱范围广和图谱合一等。其优势在于采集到的图像信息量丰富，识别度较高和数据描述模型多。可以利用物体的反射光谱具有“指纹”效应、不同物不同谱、同物一定同谱的原理来分辨不同的物质信息。利用高光谱成像技术不仅可以进行“定性”和“定量”分析而且还能进行“定位”分析，甚至“定时”分析。正是由于高光谱成像技术所具有的独一无二的优点，使得它在空间遥感、精细农业、生物医学以及分析化学等领域得到广泛应用。

高光谱成像系统是高光谱成像技术得以应用的载体。目前大部分的高光谱成像系统采用的是扫描成像原理，主要有挥扫型(掸扫型)、推扫型和凝视型(凝采型)等，它要求仪器内部有一定的移动部件或其他动态调节组件，这会影响检测的精确度，并且在扫描成像的过程中需要耗费大量的时间；如果要满足快速的时间获取要求，常常需要在像大小、对比度和光谱分辨率上妥协，因而，扫描型高光谱成像系统不能进行实时监测，其应用受到了很大的限制。因此，迫切地需要开发一种无需扫描的高光谱成像系统，以避免由于扫描过程而造成的不利因素，以达到实时精准监测的目的。

发明内容

本发明提供了一种利用光纤束实现图像切割的快照式高光谱成像系统，本发明采用非扫描方式检测，内部元器件固定化，具有较快的检测速度，详见下文描述：

一种利用光纤束实现图像切割的快照式高光谱成像系统，包括：会聚透镜、光纤束、分光仪和阵列式检测器，

所述光纤束、所述分光仪和所述阵列式检测器构成一条高光谱成像通道；所述被测目标通过所述会聚透镜成像在所述光纤束的入口处，入口处光纤呈环形结构排列；

所述光纤束切割通过所述会聚透镜采集的所述被测目标的图像，不同区域的光束入射到所述光纤束的不同光纤内；

所述光纤束出口处光纤呈线形结构排列，与所述分光仪的狭缝形状相匹配；

所述分光仪对经过狭缝入射的光束进行分光，使得不同频率的光束入射到所述阵列式检测器的不同位置，所述阵列式检测器将光信号转换成电信号，记录光谱强度信息。

进一步地，所述光纤束为多模光纤束。

进一步地，所述阵列式检测器为互补金属氧化物半导体检测器或电荷耦合元件检测器。

本发明提供的技术方案的有益效果是：本发明利用的光纤束具有入口光纤呈环形结构排列、出口光纤呈线形结构排列的特点，出口光纤的排列与分光仪的狭缝形状相匹配，实现对被测目标不同区域的同时光谱检测。本发明提供的高光谱成像系统具有显著的优势，由于采用非扫描方式检测，内部元器件固定化，具有较快的检测速度和较高的稳定性；同时，利用光纤束切割图像，结构简单，易于加工实现。

附图说明

图1为本发明提供的一种利用光纤束实现图像切割的快照式高光谱成像系统的结构示意图；

图2为本发明提供的光纤束的入口剖面示意图；

图3为本发明提供的光纤束的出口剖面示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1：被测目标；              2：会聚透镜；

3：光纤束；                4：分光仪；

5：阵列式检测器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。

快照式高光谱成像系统应运而生，通过图像切割的方式，实现对被测目标不同区域的同时光谱检测，不仅实现了快速检测，而且提高了系统的稳定性。同时，利用光纤束切割图像，具有结构简单、易于加工实现的优势。

一种利用光纤束实现图像切割的快照式高光谱成像系统，参见图1，包括：会聚透镜2、光纤束3、分光仪4和阵列式检测器5。