一种便携式地面高光谱成像仪制造技术

本实用新型专利技术涉及一种便携式地面高光谱成像仪，包括依次连接的镜头、液晶可调谐滤波器成像单元、InGaAs面阵探测器、光电信号获取及处理模块、数据采集模块和数据记录处理模块；还包括电源模块，连接液晶可调谐滤波器成像单元、InGaAs面阵探测器、光电信号获取及处理模块、数据采集模块和数据记录处理模块；还包括二维指向支架，用于放置和固定该光谱成像仪；液晶可调谐滤波器成像单元和数据采集模块连接计算机。与现有技术相比，本实用新型专利技术采用优化积分时间方法通过现场的动态测量得到各个波段所需的最佳积分时间，从而补偿由于LCTF衍射效率等因素造成的系统光谱响应的不一致，提高数据的动态范围和数据处理的精度。

A portable hyperspectral imager on the ground

The utility model relates to a portable ground hyperspectral imager, which consists of a lens connected in turn, a liquid crystal tunable filter imaging unit, a InGaAs array detector, a photoelectric signal acquisition and processing module, a data acquisition module and a data recording processing module. The image unit, the InGaAs array detector, the photoelectric signal acquisition and processing module, the data acquisition module and the data recording processing module, and the two dimensional pointing support are also used to place and fix the spectral imager, and the liquid crystal tunable filter imaging unit and the data acquisition module connect the computer. Compared with the existing technology, the optimal integration time method is used to obtain the best integration time required by the dynamic measurement of the field, so as to compensate for the inconsistent spectral response caused by the LCTF diffraction efficiency and so on, to improve the dynamic performance of the data and the precision of the data processing.

【技术实现步骤摘要】
一种便携式地面高光谱成像仪
本技术涉及地面高光谱测量领域，尤其是涉及一种便携式地面高光谱成像仪。
技术介绍
目前，用于地面高光谱测量的成像仪大多为非成像型，分光元件以光栅为主，采用单点测量方式，比较著名的是美国分析光谱设备(ASD)公司的FieldSpec系列便携式高光谱光纤光谱仪，而传统的成像光谱仪大多采用推扫式或者摆扫式工作方式，分光原理主要为棱镜、光栅分光或者干涉分光型，这些分光原理的光谱仪需要运动部件，体积、功耗较大，不适合轻便、低功耗、便携的地面对地野外高光谱成像探测。不同于传统的推扫式和摆扫式光谱成像系统，液晶可调谐滤波器(LCTF)光谱分光没有运动部件，波长切换时间短，波长的选择采用电控，属于轻量化、低功耗的成像高光谱分光元件，非常适合用于野外地面光谱测量。非成像方式的LCTF光谱系统在生物、医疗等领域已经有了较为成熟的应用，用于特定光谱的定性分析和检测。基于LCTF的光谱成像系统已有用于近距离光谱测量的实例，由于光强的透过率很大程度上受LCTF衍射效率的制约，加上图像传感器在不同波长范围的量子效率的不同，造成不同波段的光谱响应存在较大的不一致，在光谱分辨率较高的情况下影响尤为明显，当用于野外遥感测量时，由于受到外部环境的制约，在很大程度上影响数据的信噪比和动态范围，给后续的应用处理带来了较大的难度。结合LCTF本身特点，设计适合地面对机场FOD探测的便携式仪器，具有重要的实用价值。
技术实现思路
本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种便携式地面高光谱成像仪。本技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种便携式地面高光谱成像仪，包括依次连接的镜头、液晶可调谐滤波器成像单元、InGaAs面阵探测器、光电信号获取及处理模块、数据采集模块和数据记录处理模块；还包括电源模块，连接所述液晶可调谐滤波器成像单元、InGaAs面阵探测器、光电信号获取及处理模块、数据采集模块和数据记录处理模块；还包括二维指向支架，用于放置和固定该光谱成像仪；所述液晶可调谐滤波器成像单元和数据采集模块连接计算机。优选的，所述液晶可调谐滤波器成像单元包括准直光学系统、液晶可调谐滤光片和滤光片驱动电路。优选的，所述电源模块包括相互连接的蓄电池组和多路稳压电路。优选的，所述光电信号获取及处理模块包括探测器驱动电路、光电信号调理电路和AD及数据传输接口电路，所述光电信号调理电路连接AD及数据传输接口电路，所述AD及数据传输接口电路连接所述数据采集模块，所述探测器驱动电路连接所述InGaAs面阵探测器。优选的，所述数据记录处理模块包括相互连接的数据记录器和数据处理器。优选的，所述镜头为定焦镜头，仪器根据拍摄距离的差异选取安装不同焦距的定焦镜头。优选的，所述计算机为便携式计算机。优选的，所述InGaAs面阵探测器为非制冷短波红外InGaAs面阵探测器。与现有技术相比，本技术具有以下优点：1、采用优化积分时间方法通过现场的动态测量得到各个波段所需的最佳积分时间，从而补偿由于LCTF衍射效率、图像传感器量子效率等因素造成的系统光谱响应的不一致，提高数据的动态范围和数据处理的精度。2、根据野外拍摄环境和拍摄地物的差异，设置不同的拍摄模式，并将不同的拍摄模式对应的最佳积分时间以查找表的形式固化在仪器的系统软件中，从而避免了每次数据采集时对积分时间的重新优化，减小了仪器现场操作的复杂性。3、光学系统采用固定焦距的方式，配备多个不同焦距的定焦镜头，根据拍摄距离的差异，选取安装不同焦距的望远镜头，镜头的物距固定在无穷远处，增强仪器操作的简便性。4、数据采集模块通过千兆以太网与便携式计算机连接，无需专门的图像采集卡，滤光片驱动电路通过USB总线与便携式计算机连接，仪器的放置与固定采用二维指向支架实现对所检测区域的扫描成像及指向，使得仪器具有轻量化、便携性好的特点。附图说明图1为本技术的结构示意图。图中标注：1、镜头，2、液晶可调谐滤波器成像单元，3、InGaAs面阵探测器，4、光电信号获取及处理模块，5、数据采集模块，6、数据记录处理模块，7、电源模块，8、二维指向支架，21、准直光学系统，22、液晶可调谐滤光片，23、滤光片驱动电路，41、光电信号调理电路，42、AD及数据传输接口电路，43、探测器驱动电路，61、数据记录器，62、数据处理器，71、蓄电池组，72、多路稳压电路。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。本实施例以本技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例本申请提出了一种适用于机场FOD检测的便携式地面高光谱成像仪，该仪器具有轻量化、操作简便、便携性好的特点，特有的优化积分时间方法和拍摄模式的分类，有效的补偿了仪器光谱响应的不一致。如图1所示，该便携式地面高光谱成像仪包括依次连接的镜头1、液晶可调谐滤波器成像单元2、InGaAs面阵探测器3、光电信号获取及处理模块4、数据采集模块5和数据记录处理模块6；还包括电源模块7，连接液晶可调谐滤波器成像单元2、InGaAs面阵探测器3、光电信号获取及处理模块4、数据采集模块5和数据记录处理模块6；还包括二维指向支架8，用于放置和固定该光谱成像仪；述液晶可调谐滤波器成像单元2和数据采集模块5连接计算机。镜头1优选的为定焦镜头，用于远距离目标聚焦，通过标准C接口或F接口与液晶可调谐滤波器成像单元2连接，仪器根据拍摄距离的差异选取安装不同焦距的定焦镜头，镜头1的物距固定在无穷远处。液晶可调谐滤波器成像单元2包括用于光学成像的准直光学系统21、液晶可调谐滤光片22和滤光片驱动电路23，在驱动信号的作用下实现光谱分光。滤光片驱动电路23输出频率可调的功率信号通过电路接口驱动驱动液晶可调谐滤光片22，控制液晶可调谐滤光片22分光波长，实现波长的可编程控制，控制信号由计算机通过USB总线提供。InGaAs面阵探测器3包括面阵图像传感器，InGaAs面阵探测器3优选的为320×256非制冷短波红外InGaAs面阵探测器3，采用TEC制冷方式实现探测器的温度控制，实现短波红外波段的高精度探测。仪器成像于InGaAs面阵探测器3上，经InGaAs面阵探测器3处理后变为电信号，经光电信号获取及处理模块4转化为数字信号，再经数据采集模块5传输到数据记录处理模块6处理后，得到精细分光的光谱图像。光电信号获取及处理模块4包括探测器驱动电路43、光电信号调理电路41和AD及数据传输接口电路42，光电信号调理电路41连接AD及数据传输接口电路42，AD及数据传输接口电路42连接数据采集模块5，探测器驱动电路43连接InGaAs面阵探测器3。电源模块7包括相互连接的蓄电池组71和多路稳压电路72。多路稳压器一端与蓄电池组71的输出端连接，另一端分别与液晶可调谐滤波器成像单元2、InGaAs面阵探测器3、光电信号获取及处理模块4、数据采集模块5和数据记录处理模块6的电源输入端连接，对蓄电池组71的输出电压进行稳压。数据记录处理模块6包括相互连接的数据记录器61和数据处理器62。数据采集模块5由计算机通过网络接口进行图像的采集，面阵图像传感器按照优化好的积分时间进行图像获取，并通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种便携式地面高光谱成像仪，其特征在于，包括依次连接的镜头、液晶可调谐滤波器成像单元、InGaAs面阵探测器、光电信号获取及处理模块、数据采集模块和数据记录处理模块；还包括电源模块，连接所述液晶可调谐滤波器成像单元、InGaAs面阵探测器、光电信号获取及处理模块、数据采集模块和数据记录处理模块；还包括二维指向支架，用于放置和固定该光谱成像仪；所述液晶可调谐滤波器成像单元和数据采集模块连接计算机。

【技术特征摘要】
1.一种便携式地面高光谱成像仪，其特征在于，包括依次连接的镜头、液晶可调谐滤波器成像单元、InGaAs面阵探测器、光电信号获取及处理模块、数据采集模块和数据记录处理模块；还包括电源模块，连接所述液晶可调谐滤波器成像单元、InGaAs面阵探测器、光电信号获取及处理模块、数据采集模块和数据记录处理模块；还包括二维指向支架，用于放置和固定该光谱成像仪；所述液晶可调谐滤波器成像单元和数据采集模块连接计算机。2.根据权利要求1所述的一种便携式地面高光谱成像仪，其特征在于，所述液晶可调谐滤波器成像单元包括准直光学系统、液晶可调谐滤光片和滤光片驱动电路。3.根据权利要求1所述的一种便携式地面高光谱成像仪，其特征在于，所述电源模块包括相互连接的蓄电池组和多路稳压电路。4.根据权利要求1所述的一种便携式地面高光谱成像仪，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：郁雷，
申请(专利权)人：上海德运光电技术有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31