[实用新型]一种基于线性滤光片的超光谱摄像机

说明书

技术领域

本实用新型属于图像处理领域，具体为一种基于线性滤光片的超光谱摄像机。

背景技术

全光谱摄像技术如今被广泛运用于医疗，农业，军事，旅游等方向。线性滤光片作为一种小型的，便携式，中心波长呈线性可变化的分光装置在光谱分析中具有十分广泛的前景。在图像处理领域上利用光谱分析技术用于实现被摄物体的全光谱成像，是一种切实可行的技术方案。超光谱成像技术是指利用这种线性滤光片和摄像机镜头不仅可以后的对象信息的三维空间信息，同时也能获得每个像素点在全光谱范围内每1~10nm的光谱能量分布信息。这种摄像技术的创新点在于能够实现对被摄物体在不同波长下反射光谱的快速分析。传统的超光谱摄像机基于光栅设备的分光系统会使整个仪器十分庞大，而且难以实现在连续光谱下的快速分析。

因此在技术上可以考虑用一种线性可变光滤波器来代替光栅设备。这种线性可变滤波器是一种沿着一个方向呈楔形厚度分布而另一个方向厚度均匀的薄膜滤光器。因此，如果它被设计成一个带通滤波器并且优化好它的厚度分布，那么它的通带的中心波长会在一个方向上成线性变化。基于这种线性可变光滤波器制作的超光谱摄像机能够利用CCD图像传感器快速得到被摄物体所有像素点的全光谱信息。和光栅相比，这种仪器的优势在于十分紧凑，低成本，光传输性高，稳定性高，光谱范围更加广泛，并且能解决同色异谱带来的成像误差。

更重要的是，可以采用手机的摄像镜头，通过设计专用的软件，只要附加CCD图像传感器、线性滤光片等极少量的部件，即可实现对被摄物体的全光谱成像，同时也可以将该摄像机放置在无人机上，利用有线或无线网络对超光谱摄像机实现远程操控。

因此，这种基于线性滤光片的超光谱摄像机具有广泛的应用前景。

发明内容

本实用新型属于图像处理领域，其目的在于提出一种可实现快速摄像，且测量误差小的一种基于线性滤光片的超光谱摄像机。

本实用新型提出的一种基于线性滤光片的超光谱摄像机，由摄像机镜头、滑动杆、线性滤光片、CCD图像传感器和图像处理系统组成；

所述的摄像机镜头竖立固定在所述的超光谱摄像机的中轴线上；

所述的滑动杆位于所述的摄像机镜头与所述的CCD图像传感器之间，且垂直于所述的超光谱摄像机中轴线；

所述的线性滤光片安放在所述的滑动杆上，且能在滑动杆上沿着垂直于所述的超光谱摄像机中轴线的方向任意移动；通过控制滑动杆调节线性滤光片的轴向位置，可以分别在CCD图像传感器的不同位置上呈现出不同颜色的像；

所述的CCD图像传感器固定于所述的线性滤光片之后，竖立垂直于所述的超光谱摄像机的中轴线，可以接收到经摄像机镜头折射后的从被摄物体各点发出的光线；

所述的图像处理系统置于所述的超光谱摄像机内部的末端，或者置于超光谱摄像机外部；

被摄物体的出光口对准摄像机镜头的进光口，摄像机镜头的出光口对准线性滤光片的进光口，线性滤光片的出光口对准CCD图像传感器，CCD图像传感器连接图像处理系统。

本实用新型中，所述摄像机镜头为数码摄像机镜头或手机摄像机镜头。主要用于将被摄物体通过线性滤光片所产生的全光谱的单色像呈现在CCD图像传感器的不同位置上。

本实用新型中，通过调节滑动杆在所述的超光谱摄像机中轴线上的位置，控制所述的线性滤光片在滑动杆上的轴向位置，从而改变线性滤光片与摄像机镜头的相对位置，获得被摄物体所有像素点的全光谱信息，实现对被摄物体的超光谱成像。

本实用新型中，图像处理系统采用计算机图像处理模块、手机图像处理软件或数码相机的图像处理芯片中任一种，并通过有线网络或无线网络与所述CCD图像传感器连接。只需要附加CCD图像传感器、线性滤光片等极少量的部件，即可在常用的摄像设备条件下，实现对样品的光谱测试与分析，因而可以实现便携化的操作。

本实用新型中，超光谱摄像机放置地包括无人机，星球表面探测器在内的各种无人驾驶的机械上，自动或通过遥控进行超光谱拍摄。

本实用新型中，所述线性滤光片是一种通过优化厚度分布后，在一个方向的通带中心波长等间距的呈线性分布，且相邻的中心波长分布密集，间隔只有1~10nm的一种线性滤光片。

本实用新型中提出的超光谱成像技术是指利用这种线性滤光片和摄像机镜头不仅可以后的对象信息的三维空间信息，同时也能获得每个像素点在全光谱范围内每1~10nm的光谱能量分布信息。