[发明专利]一种针对干涉光谱测量系统的逐行标定方法

说明书

本发明涉及干涉光谱成像系统技术领域，尤其涉及一种针对干涉光谱测量系统的逐行标定方法，与现有的技术相比，由于干涉信号在经过分光元件和成像系统之后会在面阵数字相机的不同行位置会产生成像畸变，同样地所使用的标定单色光光束也会因为干涉光谱成像系统的成像效果产生相同程度的畸变，通过文中提出的使用逐行标定的方法可以实现对于不同空间位置由于畸变带来的像素‑波长对应关系的补偿，从而消除在还原样品表面形貌的过程中因为像素‑波长对应关系标定的失真带来的误差影响，提高干涉光谱成像系统的测量精度。

技术领域

本发明涉及干涉光谱成像系统技术领域，尤其涉及一种针对干涉光谱测量系统的逐行标定方法。

背景技术

干涉光谱成像系统是干涉光谱测量的一个重要的研究方向，通过光栅或分光棱镜等光学元件的色散作用后在面阵数字相机上成像，为干涉光谱测量引入空间尺度，通过拟合干涉光谱中波长与相位之间的关系，在测量样品的光谱信息的同时也可以获得样品表面的结构信息。

然而在光谱成像系统中，由于色散元件及光学成像系统中存在的像差等问题，使得采集的色散结果图像产生畸变。尤其是对于干涉光谱系统中得到的色散结果图，在干涉条纹的调制下，图像畸变问题被放大，更容易产生光谱混叠现象，从而影响到表面形貌的测量，给样品表面形貌的还原带来误差。因此，更准确的光谱成像系统的波长-相位关系的标定方法以及如何消除光谱色散成像系统畸变成为最终解算的测量信息结果的关键。

目前针对光谱成像类系统标定方法的研究十分广泛，其中主要包括：

1)中国福州大学的童俊海等提出的根据干涉光谱成像中干涉条纹的周期数与实际位置距离参考位置之间的光程差之间的关系来确定成像结果中的波长分布情况的方法，这种方法不需要依赖于外部光源，但是依赖于压电陶瓷定位器的精度；

2)西班牙康波斯特拉圣地亚哥大学的Raul等在系统标定的方法中将白光干涉仪与校准光源相结合，通过校准光源的中所包括的特征谱线对干涉光谱成像系统中的有限点位置进行标定，再根据白光干涉仪波长与相位之间的关系对干涉光谱成像其他非特征谱线波长位置进行标定，这种方法可以在校准光源拥有较少的特征谱线下应用，但是由于需要参考白光干涉仪的结果，对外界噪声影响敏感。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种能够消除干涉光谱成像系统中由于色散元件和成像系统畸变对面阵数字相机上的波长位置的偏移的用于标定像素-波长对应关系的针对干涉光谱测量系统的逐行标定方法。

本发明是通过以下技术方案予以实现：

一种针对干涉光谱测量系统的逐行标定方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1获取标定干涉光谱测量系统所需的不同频率的单色光，包括：

S11通过控制AOTF的声光频率使其充当可调谐带通滤波器，对入射光束选择性地通过指定频带的单色光作为标定光束；

S12使用光纤光谱仪读取标定光束，根据光纤光谱仪读取到窄频带标定光束的中心波长λ₀；

S2获取标定使用的单色光经过光谱分光成像系统后在面阵数字相机上的对应谱线图像，并确定其中心波长与在面阵数字相机上像素位置之间的关系，包括：

S21将步骤S12中使用的中心波长为λ₀的单色光输入到光谱分光系统，经由光谱成像系统的分光成像作用在面阵数字相机上获得标定谱线图，其中面阵数字相机的横向分辨率为q，纵向分辨率为p；

S22对得到的标定谱线图中的每一行的信号计算其质心所对应的像素位置X(λ₀，r_i)，其中r_i代表当前的行号，将计算得到的质心位置作为中心波长λ₀所对应的像素位置；