CN101320138B - 同时获取立体和多光谱图像的方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种同时获取立体和多光谱图像的方法及设备，包括成像光学系统(1)，设置于成像光学系统(1)焦点的焦面组件(2)，其特殊之处在于：所述焦面组件(2)包括依次设置的滤光片(201)、视场光阑(202)以及面阵CCD(203)；所述面阵CCD(203)连接有数字采集处理系统(3)。解决了组件面阵CCD的CCD芯片设计复杂、价格昂贵的技术问题。其优点是系统中最主要的二个部件广角光学系统与普通的面阵CCD都很容易从市场上买到，且规格型号多，价格便宜，研制周期短，比之于专门研制CCD焦平面的技术方案节省经费与缩短研制周期。

Description

同时获取立体和多光谱图像的方法及设备
技术领域
本发明涉及一种同时获取立体和多光谱图像的方法及设备，具体涉及一种应用于空间探测领域同时获取立体和多光谱图像的方法及设备。
背景技术
长期以来人们对未知世界的探索从来就没有间断过，随着科学技术的不断发展，特别是对太空空间领域的探索更加频繁。对太空空间领域的探索主要应用光学遥感技术，它是通过一个光学相机收集光信号，再遥感传输到地面生成图像。目前，利用这种光学相机生成的地面图像多数还停留在黑白图像阶段，少数可以实现获取立体和多光谱图像的方案还存在其关键组件面阵CCD的CCD芯片是专门研制设计的，而且设计非常复杂，无法采用商业上很容易买到的通用CCD芯片，价格昂贵。因此同时获取立体和多光谱图像的方法及设备，目前还没有一个优化的方案。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种同时获取立体和多光谱图像的方法及设备，其解决了背景技术中设计复杂、价格昂贵的技术问题。
本发明的技术解决方案是：
一种同时获取立体和多光谱图像的方法，其特殊之处在于：该方法包括以下步骤
1)由成像光学系统将被测量目标光信号汇聚照射在滤光片上；
2)滤光片放置在焦面前，光信号经过滤光后得到特定谱段的光信息，再经视场光阑选择，成像在面阵探测器上；
3)对被测量目标进行推扫或摆扫，通过与面阵探测器连接的数字采集处理系统获得被测量目标在各个视场下经过不同滤光片滤光的图像序列；
4)分别提取同一滤光片下的二维图像，获得场景目标的多光谱图像序列，提取探测器第一行及最后一行的场景图像，立体配对后，合成场景立体图像。
一种实现上述同时获取立体和多光谱图像的方法的设备，包括成像光学系统1，设置于成像光学系统1焦点的焦面组件2，其特殊之处在于：所述焦面组件2包括依次设置的滤光片201、视场光阑202以及面阵CCD203；所述面阵CCD203连接有数字采集处理系统3。
上述滤光片201为阶梯状带通滤光片。
上述面阵CCD203的芯片为512*512像元、1024*1024像元、2048*2048像元以及4096*4096像元的CCD芯片。
上述视场光阑202为刀口狭缝或光刻狭缝，视场光阑202的狭缝数为奇数，其为5条、7条、9条、11条或13条，其中中央的一行或列为用于获取正视图像的正视传感器，上下最边际的二行或列为前视与后视传感器，在正视、前与后视间对称设有2条、4条、6条、8条或10条用于多光谱成像的狭缝。
上述狭缝宽度控制在CCD像元尺寸的10～15倍，所述狭缝间的平行度小于0.02mm为宜。
上述狭缝，CCD的行(或列)以及阶梯状滤光片三者在长度方向上需要配准，尤其是狭缝与CCD行(或列)方向的配准，所述配准精度控制在狭缝宽度的1/2之内为宜。
上述狭缝之间隔为1mm为佳。
上述成像光学系统1以广角远心物镜为宜。
本发明提出一种新的技术途径，它采用十分简单的组合就实现一台光学遥感器同时获取立体与多光谱图像。本发明的优点是系统中最主要的二个部件广角光学系统与普通的面阵CCD都很容易从市场上买到，且规格型号多，价格便宜，研制周期短，比之于专门研制CCD焦平面的技术方案节省经费与缩短研制周期。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明焦面组件三部分分解示意图。
具体实施方式
参见图1和图2，一种实现同时获取立体和多光谱图像的方法的设备，包括成像光学系统1，设置于成像光学系统1焦点的焦面组件2，焦面组件2包括依次设置的滤光片201、视场光阑202以及面阵CCD203；面阵CCD203连接有数字采集处理系统3；滤光片201为阶梯状带通滤光片；面阵CCD的芯片为512*512像元、1024*1024像元、2048*2048像元以及4096*4096像元的CCD芯片；视场光阑202为刀口狭缝或光刻狭缝，视场光阑202的狭缝数为奇数，其为5条、7条、9条、11条或13条，其中中央的一行或列为用于获取正视图像的正视传感器，上下最边际的二行或列为前视与后视传感器，在正视、前与后视间对称设有2条、4条、6条、8条或10条用于多光谱成像的狭缝；狭缝宽度控制在CCD像元尺寸的10～15倍，所述狭缝间的平行度小于0.02mm；狭缝，CCD的行或列以及阶梯状滤光片三者在长度方向上需要配准，尤其是狭缝与CCD行或列方向的配准，所述配准精度控制在狭缝宽度的1/2之内；狭缝之间隔为1mm；成像光学系统1以广角远心物镜为宜。
成像时，被测量目标场景的每个可分辨像元的光信号经成像光学系统1汇聚照射在焦平面组件2上，依次经过滤光元件201，视场光阑202，光电探测器203(具体可为面阵CCD203)，光电探测器203在成像光学系统1的焦面上，视场光阑202的通光狭缝垂直与光轴方向的中心线与光电探测器203行或列方向平行，滤光元件201的滤光条带方向与光电探测器203行或列方向平行，滤光元件201的每一个滤光条带中心线都有一个视场光阑202的通光狭缝中心线以及某一行或列光电探测器的某一行或列可组成一个平面内，且该平面与主光轴平行。
光信号经滤光片元件201后的光信号得到若干个特定谱段的光信息，经过视场光阑202选择成像在光电探测器203上，经过数字采集处理系统3得到某几行目标场景景物的像。
通过对目标场景进行推扫或摆扫成像，获得目标场景在各个视场下经过不同透射波段的二维图像序列。
分别提取同一波段的二维图像，获得场景目标的多光谱图像序列，提取探测器第一行及最后一行的场景图像，立体配对后，合成场景立体图。

Claims (7)

1.一种同时获取立体和多光谱图像的方法，其特殊之处在于：该方法包括以下步骤
1)由成像光学系统(1)将被测量目标光信号汇聚照射在滤光片(201)上；所述滤光片(201)为阶梯状带通滤光片；
2)滤光片(201)放置在焦面前，光信号经过滤光后得到特定谱段的光信息，再经视场光阑(202)选择，成像在面阵探测器上；所述视场光阑(202)为刀口狭缝或光刻狭缝，视场光阑(202)的狭缝数为奇数；
3)对被测量目标进行推扫或摆扫，通过与面阵探测器连接的数字采集处理系统(3)获得被测量目标在各个视场下经过不同滤光片滤光的图像序列；
4)分别提取同一滤光片(201)下的二维图像，获得场景目标的多光谱图像序列，提取探测器第一行及最后一行的场景图像，立体配对后，合成场景立体图像。
2.一种实现上述同时获取立体和多光谱图像的方法的设备，包括成像光学系统(1)，设置于成像光学系统(1)焦点的焦面组件(2)，其特殊之处在于：所述焦面组件(2)包括依次设置的滤光片(201)、视场光阑(202)以及面阵CCD(203)；所述面阵CCD(203)连接有数字采集处理系统(3)；所述滤光片(201)为阶梯状带通滤光片；所述视场光阑(202)为刀口狭缝或光刻狭缝，视场光阑(202)的狭缝数为奇数，其为5条、7条、9条、11条或13条，其中中央的一行或列为用于获取正视图像的正视传感器，上下最边际的二行或列为前视与后视传感器，在正视、前与后视间对称设有2条、4条、6条、8条或10条用于多光谱成像的狭缝。
3.根据权利要求2所述同时获取立体和多光谱图像的方法的设备，其特征在于：所述面阵CCD(203)的芯片为512*512像元或1024*1024像元或2048*2048像元或4096*4096像元的CCD芯片。
4.根据权利要求2或3所述同时获取立体和多光谱图像的方法的设备，其特征在于：所述狭缝宽度控制在CCD像元尺寸的10～15倍，所述狭缝间的平行度小于0.02mm。
5.根据权利要求4所述同时获取立体和多光谱图像的方法的设备，其特征在于：所述狭缝，CCD的行或列以及阶梯状滤光片三者在长度方向上配准，狭缝与CCD行或列方向的配准，所述配准精度控制在狭缝宽度的1/2之内。
6.根据权利要求5所述同时获取立体和多光谱图像的方法的设备，其特征在于：所述狭缝之间隔为1mm。
7.根据权利要求6所述同时获取立体和多光谱图像的方法的设备，其特征在于：所述成像光学系统(1)为广角远心物镜。
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