一种视频型自适应目标识别装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于光学技术领域，涉及一种视频型自适应目标识别装置及方法。本发明专利技术解决了现有的光谱成像技术不能实时识别的问题。本发明专利技术一种视频型自适应目标识别装置，包括依次设置的第一成像镜、第一视场分割组件、自适应光谱调制组件、第二成像镜、第二视场分割组件、光学耦合组件和探测器；自适应光谱调制组件包括狭缝、准直镜、第一色散元件、第一聚焦镜、数字微镜元件DMD或者空间光调制器、第二聚焦镜，第二色散元件；第一视场分割组件完成方形视场到线形视场的转化；第二成像镜成像于第二视场分割组件的第二线型光纤头上；第二视场分割组件完成线形视场到方形视场的转化；光学耦合组件将输出端的方形视场图像耦合到探测器上，探测器输出目标图像。

A video adaptive target recognition device and method

The invention belongs to the optical technology field and relates to a video adaptive target recognition device and method. The invention solves the problem that the existing spectral imaging technology can not be identified in real time. The invention relates to a video-type adaptive target recognition device, which comprises a first imaging mirror, a first field-of-view segmentation module, an adaptive spectral modulation module, a second imaging mirror, a second field-of-view segmentation module, an optical coupling module and a detector arranged in sequence, and an adaptive spectral modulation module including a slit, a collimating mirror and a first dispersion element. The first field-of-view splitting module completes the transformation from square field of view to linear field of view; the second imaging mirror is imaged on the second linear fiber head of the second field-of-view splitting module; and the second field-of-view splitting module completes linear vision. The optical coupling module couples the square field of view image of the output end to the detector, and the detector outputs the target image.

【技术实现步骤摘要】
一种视频型自适应目标识别装置及方法
本专利技术属于光学
，涉及一种视频型自适应目标识别装置及方法。
技术介绍
光谱成像技术的优势在于可以利用光谱信息进行目标识别，但是传统的应用方法是首先进行图谱数据立方体的获取，然后再利用光谱识别算法进行目标识别，很难实时应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种视频型自适应目标识别装置，该设置解决了目前的光谱成像技术不能实时应用的问题。本专利技术解决上述问题的技术方案是：一种视频型自适应目标识别装置，其特殊之处在于：包括依次设置的第一成像镜、第一视场分割组件、自适应光谱调制组件、第二成像镜、第二视场分割组件、光学耦合组件和探测器；所述第一视场分割组件完成方形视场到线形视场的转化；所述自适应光谱调制组件包括依次设置的狭缝、准直镜、第一色散元件、第一聚焦镜、数字微镜元件DMD或者空间光调制器、第二聚焦镜，第二色散元件；入射线形视场光能量首先经过准直镜准直，然后被第一色散元件进行色散分光，然后经过第一聚焦镜投射到数字微镜元件DMD或空间光调制器上进行光谱的编码调制，再经过第二聚焦镜投射到第二色散元件上，通过第二色散元件将编码调制后的光谱信号重新汇聚，经过第二成像镜成像于第二视场分割组件的线型光纤头上；所述第二视场分割组件完成线形视场到方形视场的转化；所述光学耦合组件将第二视场分割组件输出端的方形视场图像耦合到探测器上，探测器输出目标图像。以上为本专利技术的基本结构，基于该基本结构，本专利技术还做出以下优化改进：进一步地，上述光学耦合组件为中继镜。进一步地，上述光学耦合组件也可以为光锥。进一步地，上述第一视场分割组件包括第一方型光纤头、第一光纤束、第一线型光纤头，第一光纤束的一端排列成方型，另一端光纤依次排列成线型。进一步地，上述第二视场分割组件包括第二线型光纤头、第二光纤束、第二方型光纤头，第二光纤束的一端排列成线型，另一端光纤依次排列成方型。进一步地，上述第一色散元件为第一色散棱镜或者第一光栅。进一步地，上述第二色散元件为第二色散棱镜或第二光栅。另外，本专利技术还提出一种上述视频型自适应目标识别装置的识别方法，利用已知光谱库中的样本光谱信息对当前视场内的目标进行识别，其特殊之处在于，包括以下步骤：1)根据已知光谱库中的样本光谱信息A(λ)，将样本光谱进行归一化光谱：S(λ)＝A(λ)/max(A(λ))；2)根据光谱成像仪器的N个谱段,其中心波长分别为λN，对样本光谱进行插值，得到归一化样本光谱向量；3)第一成像镜将获得的目标图像成像于第一视场分割组件的第一方型光纤头上，经过第一光纤束的重新排列，从第一线型光纤头输出；4)第一视场分割组件的第一线型光纤头的出射光线经过自适应光谱调制组件的输入狭缝，经过准直镜准直后到达第一色散元件进行色散分光，然后经过第一聚焦镜聚焦于数字微镜元件DMD或者空间光调制器上；数字微镜元件DMD或者空间光调制器垂直于狭缝方向的列向量表达其中一个类别对应的归一化样本光谱向量；5)经过数字微镜元件DMD或者空间光调制器调制后得到：P(λN)＝S(λN)*O(λN)，其中P(λN)是调制后第N波段光谱分量，O(λN)是调制前第N波段光谱分量，S(λN)为归一化样本光谱在第N个波段的分量；6)调制后的光谱P(λN)经过第二聚焦镜聚焦到第二色散元件上，被重新合成为复色光，其形状为线形；7)第二成像镜将线形复色光汇聚成像到第二视场分割组件的第二线形光束头上；第二线形光纤头的第二光纤束被重新排列成第二方型光纤头，其位置关系应该与第一视场分割组件的第一方形光纤头中像元的位置关系一一对应；8)第二方形光纤头的输出经过光学耦合组件耦合到探测器上，被探测器接收成像；9)通过在光谱库中依次选择的不同归一化样本光谱Sj(λN)，该装置采用光谱角度匹配SAM算法计算每一个空间像元与样本光谱之间的角度距离Aj，并求出所有光谱角度距离中的最小值，将该空间像元认定为该最小值对应的样本光谱所属类别，最终输出识别结果，其中，本专利技术的优点：本专利技术的视频型自适应目标识别装置，不需要推扫，对光谱进行调制后，可以直接根据需要调整数字微镜元件DMD或空间调制器的编码，直接输出识别结果，具有直观性强，探测速度快的优势。附图说明图1为本专利技术总体结构示意图。其中，1-探测目标；2-成像镜；301–第一方型光纤头；302-第一光纤束；303-第一线型光纤头；4-狭缝；5-准直镜；6-第一色散元件；7-第一聚焦镜；8-数字微镜元件DMD；9-第二聚焦镜；10-第二色散元件；11-成像镜；1201-第二线型光纤头；1202-第二光纤束；1203-第二方型光纤头；13-光学耦合组件；14-探测器。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。参见图1，一种视频型自适应目标识别装置，包括依次设置的第一成像镜2、第一视场分割组件、自适应光谱调制组件、第二成像镜11、第二视场分割组件、光学耦合组件13和探测器14。探测目标1在第一成像镜2上成像。第一视场分割组件包括第一方型光纤头301、第一光纤束302、第一线型光纤头303；第一视场分割组件将方形视场转化为线形视场；第一光纤束302的一端排列成方型，另一端光纤依次排列成线型。所述自适应光谱调制组件包括依次设置的狭缝4、准直镜5、第一色散元件6、第一聚焦镜7、数字微镜元件DMD8或者空间光调制器、第二聚焦镜9，第二色散元件10；入射线形视场光能量首先经过准直镜5准直，然后被第一色散元件6进行色散分光，然后经过第一聚焦镜7投射到数字微镜元件DMD8或空间光调制器上进行光谱的编码调制，再经过第二聚焦镜9投射到第二色散元件10上，通过第二色散元件10将编码调制后的光谱信号重新汇聚成空间像元；第二视场分割组件完成线形视场到方形视场的转化；第二视场分割组件包括第二线型光纤头1201、第二光纤束1202、第二方型光纤头1203。光学耦合组件13将第二视场分割组件输出端的方形视场图像耦合到探测器14上，探测器14输出结果是光谱经过调制后的目标图像，探测器输出的视频图像中的灰度值表达了不同空间位置地物光谱信息与目标光谱信息的相似程度，灰度值越大则相似度越高，因此该视频图像直接看作是目标识别结果。光学耦合组件13为中继镜或光锥。第一色散元件6为第一色散棱镜或第一光栅。第二色散元件10为第二色散棱镜或第二光栅。一种视频型自适应目标识别装置的使用方法，利用已知光谱库中的样本光谱信息对当前视场内的目标进行识别，其特征在于，包括以下步骤：1)根据已知光谱库中的样本光谱信息A(λ)，将样本光谱进行归一化光谱：S(λ)＝A(λ)/max(A(λ))；2)根据光谱成像仪器的N个谱段,其中心波长分别为λN，对样本光谱进行插值，得到归一化样本光谱向量；3)第一成像镜2将获得的目标图像成像于第一视场分割组件的第一方型光纤头301上，经过第一光纤束302的重新排列，从第一线型光纤头303输出；4)第一视场分割组件的第一线型光纤头303的出射光线经过自适应光谱调制组件的输入狭缝4，经过准直镜5准直后到达第一色散元件6进行色散分光，然后经过第一聚焦镜7聚焦于数字微镜元件DMD8或者空间光调制器上；数字微镜元件DMD8或者空本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种视频型自适应目标识别装置，其特征在于：包括依次设置的第一成像镜(2)、第一视场分割组件、自适应光谱调制组件、第二成像镜(11)、第二视场分割组件、光学耦合组件(13)和探测器(14)；所述第一视场分割组件将方形视场转化为线形视场；所述自适应光谱调制组件包括依次设置的狭缝(4)、准直镜(5)、第一色散元件(6)、第一聚焦镜(7)、数字微镜元件DMD(8)或者空间光调制器、第二聚焦镜(9)，第二色散元件(10)；入射线形视场光能量首先经过准直镜(5)准直，然后被第一色散元件(6)进行色散分光，然后经过第一聚焦镜(7)投射到数字微镜元件DMD(8)或空间光调制器上进行光谱的编码调制，再经过第二聚焦镜(9)投射到第二色散元件(10)上，通过第二色散元件(10)将编码调制后的光谱信号重新汇聚，经过第二成像镜(11)成像于第二视场分割组件上；所述第二视场分割组件完成线形视场到方形视场的转化；所述光学耦合组件(13)将第二视场分割组件输出端的方形视场图像耦合到探测器(14)上，探测器(14)输出目标图像。

【技术特征摘要】
1.一种视频型自适应目标识别装置，其特征在于：包括依次设置的第一成像镜(2)、第一视场分割组件、自适应光谱调制组件、第二成像镜(11)、第二视场分割组件、光学耦合组件(13)和探测器(14)；所述第一视场分割组件将方形视场转化为线形视场；所述自适应光谱调制组件包括依次设置的狭缝(4)、准直镜(5)、第一色散元件(6)、第一聚焦镜(7)、数字微镜元件DMD(8)或者空间光调制器、第二聚焦镜(9)，第二色散元件(10)；入射线形视场光能量首先经过准直镜(5)准直，然后被第一色散元件(6)进行色散分光，然后经过第一聚焦镜(7)投射到数字微镜元件DMD(8)或空间光调制器上进行光谱的编码调制，再经过第二聚焦镜(9)投射到第二色散元件(10)上，通过第二色散元件(10)将编码调制后的光谱信号重新汇聚，经过第二成像镜(11)成像于第二视场分割组件上；所述第二视场分割组件完成线形视场到方形视场的转化；所述光学耦合组件(13)将第二视场分割组件输出端的方形视场图像耦合到探测器(14)上，探测器(14)输出目标图像。2.根据权利要求1所述的一种视频型自适应目标识别装置，其特征在于：所述光学耦合组件(13)为中继镜。3.根据权利要求1所述的一种视频型自适应目标识别装置，其特征在于：所述光学耦合组件(13)为光锥。4.根据权利要求1-3任一所述的一种视频型自适应目标识别装置，其特征在于：所述第一视场分割组件包括第一方型光纤头(301)、第一光纤束(302)、第一线型光纤头(303)。5.根据权利要求4所述的一种视频型自适应目标识别装置，其特征在于：所述第二视场分割组件包括第二线型光纤头(1201)、第二光纤束(1202)、第二方型光纤头(1203)。6.根据权利要求5所述的一种视频型自适应目标识别装置，其特征在于：所述第一色散元件(6)为第一色散棱镜或者第一光栅。7.根据权利要求6所述的一种视频型自适应目标识别装置，其特征在于：所述第二色散元件(10)为第二色散棱镜或第二光栅。8.一种视频型自适应目标识别装置的识别方法，利...

【专利技术属性】
技术研发人员：高晓惠，李学龙，胡炳樑，魏文鹏，周安安，李海巍，夏璞，范尧，卫翠玉，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61