[发明专利]基于DMD单镜元选通实现编码孔径色散光谱标定的方法

说明书

本发明实施例公开了一种基于DMD单镜元选通实现编码孔径色散光谱标定的方法。该方法利用DMD可在二维平面内任意位置进行像素级选通的特点，在窄谱段平行光束经DMD选通镜后被色散元件色散成像到探测器上，通过记录离散窄谱段光束在探测器上的响应位置，经过后期的线性拟合后反演出经色散元件色散后各波长光谱与探测器像元间的位置关系，选通不同视场相应位置的DMD镜元进行上述光谱标定，从而完成对系统的全视场色散光谱标定。该方法有效地解决了现有标定方法不适用编码孔径的色散光谱仪标定的问题。

技术领域

本发明涉及编码成像的技术领域，具体涉及一种基于DMD单镜元选通实现编码孔径色散光谱标定的方法。

背景技术

色散光谱仪由于棱镜或光栅等色散元件的固有问题会引起色散非线性和谱线弯曲现象。这些现象直接影响光谱图像数据的应用，因此，在使用前需要监测各光谱通道的中心波长和带宽变化情况，以保证光谱定标的精度。

传统的光谱仪器的光谱标定法包括谱线灯标定方法和单色仪标定方法。谱线灯标定方法利用汞灯或钠灯的发射谱线，只能实现光谱分辨率较高、线性色散仪器的的光谱标定，不能实现光谱带宽的标定。单色仪标定方法连续输出单色准直光，可同时实现宽光谱范围的波长和带宽标定，该标定方法对于传统狭缝式色散光谱仪有很好的标定效果，因此得到了广泛的使用。但是，基于编码孔径的色散光谱仪在利用编码孔径取代传统狭缝后，在二维空间上存在光谱混叠，传统的单色仪标定法难以满足标定精度要求，且后期数据处理较为复杂。

因此，针对现有的光谱标定方法不适用于编码孔径的色散光谱仪标定的问题，有必要提供一种具有高精度的利用数字微镜器件(Digital Micromirror Device，简称DMD)单镜元选通实现编码孔径色散光谱标定的方法。

发明内容

针对现有的光谱标定方法不适用于编码孔径的色散光谱仪的问题，本发明实施例提供一种具有高精度的利用数字微镜器件(Digital Micromirror Device，简称DMD)单镜元选通实现编码孔径色散光谱标定的方法。该方法有效地解决了现有标定方法不适用编码孔径的色散光谱仪标定的问题。

该基于DMD单镜元选通实现编码孔径色散光谱标定的方法的具体方案如下：一种基于DMD单镜元选通实现编码孔径色散光谱标定的方法，包括步骤S1：将带有平行光管的单色仪安装在基于DMD的编码孔径色散光谱仪前，使得所述单色仪出射的平行光束与DMD的选通镜元表面垂直，所述单色仪的单色光波长间隔为Δλ；步骤S2：在所述DMD上加载编码图像，所述编码图像可控制所述DMD实现特定视场位置的单镜元选通；步骤S3：接通所述单色仪的光源，选定标定单色光波长，控制探测器对响应图像进行采集；步骤S4：依次切换所述单色仪的通光谱段Δλ1，Δλ2,…,Δλn，n为大于1的自然数；步骤S5：重复步骤S3和步骤S4，直至完成对所述基于DMD的编码孔径色散光谱仪特定视场位置的窄带光谱色散后在探测器上的响应位置S₁,S₂,…,S_n统计；步骤S6：对采集的各窄带光谱色散后在探测器上的响应位置进行高斯拟合，从而完成对基于DMD的编码孔径色散光谱仪在该特定视场位置的光谱标定；步骤S7：重复步骤S3至步骤S6，实现对其他任意视场位置色散光谱的标定，再选取标定视场位置的组合，从而完成对基于DMD的编码孔径色散光谱仪的全视场光谱标定。

优选地，所述n的具体数值根据所述基于DMD的编码孔径色散光谱仪的精度进行确定。

优选地，所述单色仪的单色光波长间隔Δλ对应所述基于DMD的编码孔径色散光谱仪的光谱标定精度。

优选地，所述光谱段Δλ₁，Δλ₂,…,Δλ_n覆盖所述基于DMD的编码孔径色散光谱仪的工作谱段。

优选地，所述方法还包括步骤：将DMD中每个微镜元沿其对角线翻转±α°，使得入射光信号得以反射到光路中两个不同方向，从而实现对光的选通。