一种基于散射效应的成像光谱仪及其超光谱成像方法技术

本发明专利技术揭示了一种基于散射效应的成像光谱仪及其超光谱成像方法，该成像光谱仪包括第一准直器件、散射器件、第二准直器件、阵列式探测芯片及与阵列式探测芯片连接的数据计算与分析系统；第一准直器件使得待测光谱成像区域内各部位所发出的其中一束光以固定角度入射到散射器件表面的不同部位；散射器件用于令入射到散射器件的光发生散射效应，使得不同频率相同强度的入射光经过散射器件的相同部位后所发射出的散射光具有不同的散射光强角分布，且相同频率相同强度的入射光经过散射器件的不同部位所发射出散射光的光强角分布也不同。通过将待测光谱成像区域分成m个子单元区域，可分别利用阵列式探测芯片上不同的像素元区域实时进行成像光谱测量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于散射效应的成像光谱仪及其超光谱成像方法
本专利技术涉及一种能实时获得空间维和光谱维丰富信息的成像光谱仪及其超光谱成像方法，可用于遥感与成像

技术介绍
成像光谱仪是将成像技术和光谱技术结合产生的一种成像侦察设备，是照相机和光谱仪合二为一的产物，在进行航空成像侦察时。它可以在电磁波谱的紫外、可见光、近红外和中红外区域，获取许多光谱连续的目标图像数据，为每个待测光谱成像区域的子单元区域提供一条完整而连续的光谱曲线。因此，利用同一种物质在不同的谱段内光谱反射率不同，并且在同一谱段不同物质的光谱反射率也不相同的性质，可以有选择地在目标的某一个成像波段进行侦察和判读。成像光谱仪有很多不同的种类，根据光谱分辨率的不同，成像光谱仪分为多光谱型、高光谱型、超光谱型。多光谱型通常只有几十个谱段，光谱分辨率为波长的十分之一数量级，适用于地带分类以及土地使用评估。而高光谱型可以有上百个谱段，光谱分辨率为波长的百分之一数量级，适用于农业、森林、矿产、海岸地区分析和军事领域等。而超光谱型可以有成千上万个谱段，光谱分辨率为波长的千分之一数量级，适用于化学试剂及物质的成分分析。国外的超光谱成像仪大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于散射效应的成像光谱仪，其特征在于：包括第一准直器件、散射器件、第二准直器件、阵列式探测芯片，以及与所述阵列式探测芯片电性连接的数据计算与分析系统；所述第一准直器件、散射器件、第二准直器件、阵列式探测芯片沿光路方向依次设置；所述第一准直器件位于所述散射器件之前，第一准直器件使得待测光谱成像区域内各部位所发出的其中一束光以固定角度入射到散射器件表面的不同部位，而将其它光滤除；所述散射器件用于令入射到散射器件的光发生散射效应，使得不同频率相同强度的入射光经过散射器件的相同部位后所发射出的散射光具有不同的散射光强角分布，且相同频率相同强度的入射光经过散射器件的不同部位所发射出散射光的光强角...

【技术特征摘要】
1.一种基于散射效应的成像光谱仪，其特征在于：包括第一准直器件、散射器件、第二准直器件、阵列式探测芯片，以及与所述阵列式探测芯片电性连接的数据计算与分析系统；所述第一准直器件、散射器件、第二准直器件、阵列式探测芯片沿光路方向依次设置；所述第一准直器件位于所述散射器件之前，第一准直器件使得待测光谱成像区域内各部位所发出的其中一束光以固定角度入射到散射器件表面的不同部位，而将其它光滤除；所述散射器件用于令入射到散射器件的光发生散射效应，使得不同频率相同强度的入射光经过散射器件的相同部位后所发射出的散射光具有不同的散射光强角分布，且相同频率相同强度的入射光经过散射器件的不同部位所发射出散射光的光强角分布也不同；所述阵列式探测芯片包括一系列具有相同频谱响应的光探测像素元；所述第二准直器件设置于所述散射器件和阵列式探测芯片之间，第二准直器件用于令沿着从散射器件中心到阵列式探测芯片中心连线方向传输的光通过，而将沿其它方向传输的光滤除，并且使散射器件的不同部位所发出的光分别投射在阵列式探测芯片内不同位置处的光探测像素元；所述数据计算与分析系统对光探测像素元探测到的数据进行分析处理得到待测光谱成像区域的光谱成像。2.根据权利要求1所述的一种基于散射效应的成像光谱仪，其特征在于：所述第一准直器件包括前置入射光学组件、第一凸透镜、第一小孔光阑和第二凸透镜，待测光谱成像区域所发出的光射向所述前置入射光学组件后出射的其中一束光平行于第一凸透镜和第二凸透镜的主光轴，所述第一小孔光阑间隙设置于第一凸透镜和第二凸透镜之间的共同焦点处。3.根据权利要求1所述的一种基于散射效应的成像光谱仪，其特征在于：所述第二准直器件包括第三凸透镜、第二小孔光阑和第四凸透镜，所述第二小孔光阑间隙设置于第三凸透镜和第四凸透镜之间的共同焦点处，所述第三凸透镜和第四凸透镜的主光轴重合。4.根据权利要求1所述的一种基于散射效应的成像光谱仪，其特征在于：所述散射器件包括透明基底及分布在透明基底表面或者内部的散射粒子，散射粒子的大小、形状或分布在散射器件中为不均匀设置。5.根据权利要求4所述的一种基于散射效应的成像光谱仪，其特征在于：所述散射器件中的散射粒子为银粒子，所述散射器件的制备方法如下：S1：将体积为50ml浓度为1.0×10-2mol·L-1的AgNO3按照1∶9的比例与水混合，将混合液搅拌并加热至沸腾；然后注入10ml百分比浓度为1％柠檬酸钠溶液，持续搅拌并加热，使其保持沸腾状态40分钟，得到银胶体，冷却至室温备用；S2：对基底进行清洗并干燥，将干燥后的基底浸入1％PDDA溶液浸泡30分钟后再次进行清洗并干燥，得到表面覆盖有PDDA的基底；S3：将表面覆盖有PDDA的基底浸入银胶体中浸泡1小时，然后取出清洗并干燥。6.根据权利要求1所述的一种基于散射效应的成像光谱仪，其特征在于：所述成像光谱仪还包括设置于所述散射器件之前或之后的光波长转换部件，所述光波长转换部件包括波长转换层，所述波长转换层中包含至少一种波长转换光...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨涛，黄维，蒋正帅，何浩培，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32