[发明专利]一种多波段条状滤光片光学参数测试系统及其测试方法

说明书

本发明公开了一种多波段条状滤光片光学参数测试系统及其测试方法，该测试系统包括连续可调谐均匀单色照明光源组件、二维调整架、光学成像系统、探测器、图像采集处理系统、电源；二维调整架和相机组件均安装在暗箱内。本发明通过调节连续可调谐均匀单色照明光源组件，可以输出与测试通道光谱匹配的均匀窄带面光源，通过照射多波段条状滤光片，由光学成像系统和探测器对待测目标所有通道成像并输出；采用扣本底和非均匀性校正等预处理操作，消除测试系统自身低频扰动带来的测试误差；最终计算得到多波段条状滤光片透过率二维分布图像，完成通道内均匀性、通道间光谱串扰、透过率等参数的定标与校正，显著提高测试效率和测试精度。

技术领域

本发明属于光学计量和测量领域，具体涉及一种多波段条状滤光片光学参数测试系统及其测试方法。

背景技术

多光谱成像遥感技术在对地观测、大气探测、目标识别等领域具有明显优势，目前实现多光谱窄带成像的方法主要有两类，单通道分时测量法和多通道同时测量法。前者通过转动滤光片转轮或可调滤光片，分时获取不同波长的光谱图像，缺点是分时成像容易造成前后图像间的错位；后者通过采用多镜头或者多图像传感器的方法，实现同一时间获取同一目标的多光谱图像，缺点是仪器体积较大，结构复杂。

多波段条状滤光片通过将滤光片切割成窄条状，通过拼接的形式集成在同一块基板上，再与探测器复合，该方式可以精简系统结构，代替传统的成像方法，具有体积小、重量轻、无需复杂的空间校准等优点。但是，这种“三明治”结构会使入射光线在通道之间来回反射，容易造成不同通道之间的光谱混叠，而且胶层厚度不一致也会导致相同通道透过率不均匀，最终导致结果误判。因此需要采用合适的测试系统和测试方法，对已加工的多波段条状滤光片进行标定和定量化评价。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种波段条状滤光片光学参数测试系统及其测试方法，通过该系统能够对波段条状滤光片的透过率进行校正和计算，促进多光谱成像技术的发展。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种多波段条状滤光片光学参数测试系统，包括连续可调谐均匀单色照明光源组件、二维调整架、相机组件、图像采集处理系统、电源；所述二维调整架用于调整多波段条状滤光片的位置，使其位于相机组件的物面位置；所述相机组件包括光学成像系统和探测器，用于对多波段条状滤光片清晰成像；所述图像采集处理系统用于对相机组件输出的图像进行数值分析；所述电源用于对整个测试系统进行供电；所述二维调整架和相机组件均安装在暗箱内。上述方案中涉及的二维调整架能够在X轴、Y轴方向上进行位置调节，实现对多波段条状滤光片在X轴、Y轴方向上的位置调整，其为本领域中现有成熟的设备。

进一步的，所述连续可调谐均匀单色照明光源组件包括椭球镜、光栅单色仪和积分球，所述积分球出口与入口方向为90°；所述椭球镜一次焦点位置处安装有氙灯，所述光栅单色仪的狭缝入口设置在椭球镜二次焦点处，所述光栅单色仪的出口与积分球的入口连通，且光栅单色仪入口处设置有消二级光谱滤光片；所述椭球镜与消二级光谱滤光片之间设置有循环水冷降温装置；所述循环水冷降温装置包括水冷滤光片以及通过水管与水冷滤光片构成循环水路的循环水泵组成。所述多波段条状滤光片包括基板以及固定在基板上的五个窄带光谱通道滤光片，所述五个窄带光谱通道滤光片依次形成通道一、通道二、通道三、通道四和通道五。

本发明的另一个目的是提供一种多波段条状滤光片光学参数测试方法，其是基于上述所述的光学参数测试系统完成的，包括以下步骤：

a)调节连续可调谐均匀单色照明光源组件，使其输出通道一光谱，调节二维调整架使多波段条状滤光片位于光学成像系统物面位置并且清晰成像；

b)设置探测器曝光时间t1，亮场环境连续拍摄n幅图像，取平均得到图像μ_{y·filter·light}(i,j)，其中i,j分别表示输出图像的行和列；