一种高光谱成像的光谱分光方法技术

本发明专利技术涉及光谱分光技术领域，且公开了一种高光谱成像的光谱分光方法，包括以下步骤：S1、物体所反射的光穿过M、N坐标的二维透光镜；S2、控制二维透光镜上对应坐标位置处透光量以控制物体按照目标像素单元来反射光线；S3、物体反射的光经过分光平面透镜后进入感光元件；S4、感光元件接收到物体反射的光以形成二维像素点的图像。本发明专利技术通过采用二维透光镜控制物体不同位置处的透光性，以此来将物体的映射划分呈若干等份单元图像，将这若干单元图像生产二维图像，同时对每一单元等份的图像分光并单独采样其光谱信息，这种从源头逐一采样的方法所绘制的高光谱信息可以有效避免物体慢反射光线的相互干扰，以提高成像后光谱的精准度。以提高成像后光谱的精准度。以提高成像后光谱的精准度。

【技术实现步骤摘要】
一种高光谱成像的光谱分光方法


[0001]本专利技术涉及一种光谱分光方法，更具体的说是一种高光谱成像的光谱分光方法。

技术介绍

[0002]光源发出包含各个频率的光，这些光照射到物体上，由于物体表面物质的物理性质导致一部分光被物体表面吸收，另一部分光被反射出去。其机理是物质内部不同的分子、原子和离子对应着不同特征分布的能级，在特定频率的波谱下产生跃迁，由此引起不同波长的光谱发射和吸收，从而产生不同的光谱特征。高光谱成像是一种基于光谱分析的新技术。它收集数百幅不同波长的图像对于相同的空间区域。收集到的数据形成一个所谓的高光谱立方体，通常图像的横纵坐标分别表示光谱的波长和光谱强度。
[0003]传统的高光谱成像的光谱分光往往在多次曝光过程中，对物体进行点、线扫描的方式进行采样分光，但是物体处于扫描状态下其没有被扫描区域的慢反射光线进入到感光器中，从而干预光谱成像的精度。

技术实现思路

[0004]本专利技术主要解决的技术问题是提供一种高光谱成像的光谱分光方法，解决了上述
技术介绍
中的问题。
[0005]为解决上述技术问题，根据本专利技术的一个方面，更具体的说是一种高光谱成像的光谱分光方法，包括以下步骤：
[0006]S1、物体所反射的光穿过M、N坐标的二维透光镜；
[0007]S2、控制二维透光镜上对应坐标位置处透光量以控制物体按照目标像素单元来反射光线；
[0008]S3、物体反射的光经过分光平面透镜后进入感光元件；
[0009]S4、感光元件接收到物体反射的光以形成二维像素点的图像；
[0010]S5、物体反射的光部分会经过分光平面透镜反射；
[0011]S6、分光平面透镜反射的光穿过两块色散棱镜实现分光；
[0012]S7、分光后的光线经过聚光透镜后在探测器上形成强度不一的光谱；
[0013]S8、探测器和感光元件依据二维坐标将所记录的像素数据聚合成一张二维图像和二维图像上任意像素点的色谱信息。
[0014]更进一步的，所述二维透光镜、感光元件和探测器均为电子原件；其中二维透光镜为段码液晶屏，通过给透光镜背面的透明电极施加电场，此时内部液晶分子可沿电场方向取向，以此来改变该坐标点处的透光性。
[0015]更进一步的，所述步骤S2中，具体包括以下步骤：
[0016]S201、物体反射的光线需要经过透镜放大后再照射到M、N坐标的二维透光镜上；
[0017]S202、二维透光镜内部均匀分布有液晶分子，控制对应像素点位置处的液晶分子后可以改变该透光镜中对应像素点处的透光性；
[0018]S203、控制对应像素点位置处的液晶分子后可以改变该透光镜中对应像素点处的透光性；
[0019]S204、二维透光镜依S型顺序逐点控制透光：二维透光镜被激活之后其初始状态呈黑色不透光状态，并且二维透光镜按S型轨迹依次改变坐标点位置处的透光性，在依次进入下一个坐标点位置处之后，上一个坐标点位置处的透光性重新呈黑色不透光状态。
[0020]S205、物体反射的放大后的光线穿过二维透光镜后再穿过凹面透镜来将放大后的图像复原。
[0021]更进一步的，所述步骤S3中，分光平面透镜呈45
°
状态放置，照射在物体上的光线反射到分光平面透镜上，部分光线在穿过分光平面透镜后映射在感光元件上形成单元图像。
[0022]更进一步的，映射在所述感光元件上单元图像的位置，会随着所述二维透光镜改变透光坐标位置而改变；对映射在所述感光元件上的单元图像进行标记，其标记的标号与二维透光镜改变透光的坐标一致。
[0023]更进一步的，对所述感光元件采集的单元图像进行标准化，以确保每次采集的单元图像分辨率是一致的，将所述感光元件采集的所有标记单元图像依标记顺序进行聚合，聚合生成的图像构成一张二维图像，该二维图像是该高光谱成像的基础。
[0024]更进一步的，所述感光元件采集的单元图像经过优化呈标准化，以此确保每个标准化目标都达到最优状态，任意单元图像之间可以进行相互制约和妥协，当用数学方式描述多目标优化问题时，优化问题数学表达式：
[0025]minF(X)＝(f1(x),f2(x),f3(x),
…
,f
m
(x))
[0026]由于多目标问题的目标之间存在着相互冲突的特性，因此至少存在两个子目标函数f
i1
(x)和f
i2
(x)，f
i1
(x)的其性能的变化将会引起f
i2
(x)相应的变动，反之亦然。
[0027]更进一步的，所述感光元件采集的单元图像存在分辨率、曝光度和感光度多样化时，在对这些多样化信息进行标准化的多目标优化时，只需找出最优解来作为各个优化对象的平衡解，以适用于此次成像过程中所有单元图像；对于两个可行的解x1和x1，而有f
i
(x1)≤f
i
(x2)且使得f
i0
(x1)≤f
i0
(x2)；此时x
*
不受其他解的支配的时即为最优解。
[0028]更进一步的，所述步骤S8中，另一部分光线从分光平面透镜反射，并经过色散棱镜分光以在探测器上形成光谱，所述探测器可以检测对应单元图像上的光谱信息，并对这些光谱信息进行标记。
[0029]更进一步的，所述探测器所检测到的光谱信息会以步骤S4中生成的二维图像为基础，该二维图像有若干个单元图像聚合构成，每一个单元图像上均具有相应的标记，根据该标记插入对应标记的光谱信息，以此来形成二维图像为基础并增加光谱信息这一维度的立体光谱信息。
[0030]本专利技术一种高光谱成像的光谱分光方法的有益效果为：
[0031]1、本专利技术通过采用二维透光镜控制物体不同位置处的透光性，以此来将物体的映射划分呈若干等份单元图像，将这若干单元图像生产二维图像，同时对每一单元等份的图像分光并单独采样其光谱信息，这种从源头逐一采样的方法所绘制的高光谱信息可以有效避免物体慢反射光线的相互干扰，以提高成像后光谱的精准度；
[0032]2、通过将感光元件采集的单元图像经过标准化处理，这样物体慢反射的光线在穿过二维透光镜和分光平面透镜，其光线色彩发生的改变可以被精准的复原和优化，并且由于物体上不同位置处慢反射源头到二维透光镜位置不同，此时从二维透光镜透过的光线映射在感光元件上分辨率也会不同，利用该优化方法同样可以被精准的优化。
附图说明
[0033]下面结合附图和具体实施方法对本专利技术做进一步详细的说明。
[0034]图1为本专利技术结构示意图；
[0035]图2为本专利技术流程图；
[0036]图3为本专利技术步骤2中的具体流程图。
具体实施方式
[0037]下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0038]如图1<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高光谱成像的光谱分光方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、物体所反射的光穿过M、N坐标的二维透光镜；S2、控制二维透光镜上对应坐标位置处透光量以控制物体按照目标像素单元来反射光线；S3、物体反射的光经过分光平面透镜后进入感光元件；S4、感光元件接收到物体反射的光以形成二维像素点的图像；S5、物体反射的光部分会经过分光平面透镜反射；S6、分光平面透镜反射的光穿过两块色散棱镜实现分光；S7、分光后的光线经过聚光透镜后在探测器上形成强度不一的光谱；S8、探测器和感光元件依据二维坐标将所记录的像素数据聚合成一张二维图像和二维图像上任意像素点的色谱信息。2.根据权利要求1所述的高光谱成像的光谱分光方法，其特征在于：所述二维透光镜、感光元件和探测器均为电子原件；其中二维透光镜为段码液晶屏，通过给透光镜背面的透明电极施加电场，此时内部液晶分子可沿电场方向取向，以此来改变该坐标点处的透光性。3.根据权利要求1所述的高光谱成像的光谱分光方法，其特征在于：所述步骤S2中，具体包括以下步骤：S201、物体反射的光线需要经过透镜放大后再照射到M、N坐标的二维透光镜上；S202、二维透光镜内部均匀分布有液晶分子，控制对应像素点位置处的液晶分子后可以改变该透光镜中对应像素点处的透光性；S203、控制对应像素点位置处的液晶分子后可以改变该透光镜中对应像素点处的透光性；S204、二维透光镜依S型顺序逐点控制透光：二维透光镜被激活之后其初始状态呈黑色不透光状态，并且二维透光镜按S型轨迹依次改变坐标点位置处的透光性，在依次进入下一个坐标点位置处之后，上一个坐标点位置处的透光性重新呈黑色不透光状态。S205、物体反射的放大后的光线穿过二维透光镜后再穿过凹面透镜来将放大后的图像复原。4.根据权利要求1所述的高光谱成像的光谱分光方法，其特征在于：所述步骤S3中，分光平面透镜呈45
°
状态放置，照射在物体上的光线反射到分光平面透镜上，部分光线在穿过分光平面透镜后映射在感光元件上形成单元图像。5.根据权利要求4所述的高光谱成像的光谱分光方法，其特征在于：映射在所述感光元件上单元图像的位置，会随着所述二维透光镜改变透光坐标位置而改变；对映射在所述感光元件上的单元图像进行标记，其标记的标号与二维透光镜改变透光的坐标一致。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：李志坚，陈树锋，马伟民，陈铁龙，陈勇，马天利，
申请(专利权)人：联铖智能工业科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：