[实用新型]凝视型高光谱形貌四维系统

说明书

本实用新型公开一种凝视型高光谱形貌四维系统，包括线性分光模组、凝视型高光谱分光模组、结构光三维重建模组、信号处理单元；线性分光模组将前置成像镜头中所成的像分为两个通道，分别进入凝视型高光谱分光模组和结构光三维成像模组，高光谱相机和结构光相机的像面共轭，共用线性分光模组的前置成像镜头；凝视型高光谱分光模组采集前置成像镜头视场的高光谱图像；结构光三维重建模组采集前置成像镜头视场下的三维形貌；待测物体的三维形貌和高光谱图像基于像面共轭通过信号处理单元数据融合为光谱形貌四维数据体。本实用新型具有深度分辨率高，光谱分辨率高，数据融合精度高等优良特性，对于分析待测物体形貌，色度差异及不同材料具有重要意义。

技术领域

本实用新型属于光学技术领域，具体涉及一种凝视型高光谱形貌四维系统。

背景技术

目前，成像光谱仪以多通道光谱技术为基础，集光学成像和光谱测量为一体，可以同时获取目标的图像信息和对应的光谱信息。成像光谱仪能够对物质的结构和成分进行分析、测量和处理，具有分析精度高、测量范围广等优点，广泛应用于石油、材料、农学、地质勘探、生物化学、医药卫生、环境保护、安全检测等领域。然而传统的高光谱成像技术只能获取待测物体的光谱信息，无法获得待测物体的三维形貌信息，对具有形貌和色度特征的物体无法还原其真实4维信息。目前三维重建技术主要有飞行时间法，基于三角测距的双目立体视觉和结构光三维测量。然而传统的三维重建技术无法采集物体的光谱信息。如何实现一体化采集待测物体的三维形貌和光谱信息是现在行业中的难点。

实用新型内容

为了克服现有技术中的问题，本实用新型公开了一种凝视型高光谱形貌四维系统，通过前置成像模组，实现了在凝视状态（无宏观运动部件）下的扫描。

一种凝视型高光谱形貌四维系统，包括线性分光模组、凝视型高光谱分光模组、结构光三维重建模组、信号处理单元；所述的线性分光模组将前置成像镜头中所成的像按照一定分光比分为两个通道，分别进入凝视型高光谱分光模组和结构光三维成像模组，其中凝视型高光谱分光模组的高光谱相机和结构光三维重建模组的结构光相机的像面共轭，共用线性分光模组的前置成像镜头；凝视型高光谱分光模组采集前置成像镜头视场的高光谱图像；结构光三维重建模组采集前置成像镜头视场下的三维形貌；待测物体的三维形貌和高光谱图像基于像面共轭通过信号处理单元数据融合为光谱形貌四维数据体。

所述的线性分光模组依次包括前置成像镜头、第一中继透镜和分束镜，入射到前置镜头像面的光被第一中继透镜准直为平行光，经过分束镜后按照一定比例分为两个通道。

所述的凝视型高光谱分光模组依次包括扫描振镜、第三中继透镜，狭缝、准直透镜、第一棱镜、光栅、第二棱镜、聚焦透镜、高光谱相机；

线性分光模组出射的信号光从其中一个通道被中继到狭缝位置，通过信号处理单元来改变扫描振镜的角度，实现狭缝上的中继像面上下挪动，最终达到高光谱相机的视场扫描高光谱成像。

所述的结构光三维重建模组依次包括光机投影元件、控制线、结构光相机、第二中继透镜；光机投影元件投射结构光条纹到待测物体表面上，结构光相机采集条纹图像序列，信息处理单元根据光机投影元件投影图像像素点和结构光相机采集图像像素点的位置关系来解算得到待测物体的三维点云数据。

所述的数据融合是基于凝视型高光谱分光模组中的高光谱相机和结构光三维重建模组中的结构光相机像面共轭，像素点存在空间映射的关系，基于像素点计算的三维点云数据和高光谱数据存在一一对应关系，通过信息处理单元融合形成光谱形貌四维数据体。

所述的结构光三维重建模组中的结构光相机为单目相机或者双目相机。