CN103411672A - 一种光谱电调可选的紧凑型地物图谱探测仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光谱电调可选的紧凑型地物图谱探测仪，它包括分谱段的光谱成像模块、光谱探测模块、以及共用的数据采集电路、光谱控制电路及主控电路及软件。该探测仪采用具有固定视场匹配关系的光谱成像模块和光谱探测模块组合实现地物目标的图像及光谱的宽谱段并行图谱一体化探测；利用新型分光器件--电调制分光器（如声光可调滤光器，液晶可调滤光器等）光谱电调可选，通过多模块控制及采集电路集成复用，实现仪器的紧凑型、探测的灵活性及数据的高效性。

Description

一种光谱电调可选的紧凑型地物图谱探测仪
技术领域：
本发明涉及一种地物图谱探测仪，特别涉及一种光谱电调可选的紧凑型地物图谱探测仪，它采用凝视成像及电调制分光，是一种兼有光谱图像及光谱特征可选探测的遥感探测仪器。
背景技术：
形态测量和光谱测量是研究地物结构和成份的主要方法，其基于不同地物目标的光谱特征，以及微粒的尺寸和形状各不相同。成像光谱仪能在获取所观测目标二维空间信息的同时，以高光谱分辨率获取目标像素的光谱信息，在光谱图像立方体上有可能直接区分和识别目标，在土地资源调查、农林业、环境与灾害监测、海洋、数字城市等国民经济方面和伪装识别、作战环境侦察等军事应用方面均有重要应用价值。
图像能提供地面目标精细的几何特性，而光谱提供目标的光谱信息，能通过对地物几何及特征光谱的判别进行目标识别和分类。成像光谱技术起源于上世纪70年代初期的多光谱遥感技术，并随着对地观测应用的需要而发展，成像光谱仪是一种在成像光谱技术基础上发展起来的新概念光学有效载荷。随着光学、计算机和焦平面探测器等基础技术的不断发展，成像光谱技术在九十年代取得了巨大进步。成像光谱仪器的研制及应用，最终目标是实现对地物目标的几何及光谱特征的测量，与遥感相机或光谱仪相比，在目标识别方面具有更强的能力。
在过去三十年里，成像光谱技术获得巨大的发展，在矿产资源、环境监测、精准农林和军事国防等方面发挥了重要的作用，但是，成像光谱仪技术的进一步发展，空间分辨率、光谱分辨率不断提高，谱段不断延长，视场不断扩大，适应了应用部门对精细遥感数据的需求，但是，针对地物目标探测应用，存在以下几方面的问题：1）巨大的数据量与数据利用效率矛盾，数据获取选择性不强，特别是不适应便携式地物图像及谱图获取应用对图像及光谱的需求；2）仪器体积及重量不断增加，特别对于便携式地物探测应用以及深空应用来说，矛盾突出。
发明内容：
综上所述，针对现有成像光谱仪因高空间分辨率、高光谱分辨率，以及宽谱段及大视场而导致仪器数据量大、体积大及重量重等问题不适应便携式地物图谱探测仪及深空探测光谱仪对体积、重量要求的问题。本发明提供一种紧凑型的、可以通过光谱选择实现图谱数据获取的地物图谱探测仪。该图谱探测仪通过部分谱段可选成像，部分谱段仅探测光谱，多模块电路集成复用实现仪器的轻小型及宽谱段的图谱探测；利用电调制分光器件，通过光谱电调快速选择以及多模块并行工作，提高科学数据的利用率及工作效率。
本发明提供的一种紧凑型光谱扫描地物图谱探测仪包括光谱成像模块1、光谱探测模块2、数据采集电路3、光谱控制电路4及主控电路及软件5。如附图1所示，所述的光谱成像模块1由光学镜头101、光谱成像模块的电调制分光器102、面阵探测器103组成；所述的光谱探测模块2由光学镜头201、光谱探测模块的电调制分光器202和面阵探测器203组成。所述的数据采集电路3、光谱控制电路4及主控电路及软件5共同实现对光谱成像模块1及光谱探测模块2中的电调制分光器102、202及面阵探测器103、单元探测器203控制与处理，完成对目标所需图像及光谱数据的高效获取。
本发明技术解决思路如下：利用新型分光器件--电调制分光器（如声光可调滤光器，液晶可调滤光器等）容易实现光谱探测仪器轻小型及光谱电调可选的特点，在当前该类器件逐步成熟及产品化的条件下，使用其作为分光器件，并通过采用a)多模块组合及并行一体化探测b)光谱电调快速可选及电路复用c)基于视场匹配的光谱重构等技术手段，实现一种宽谱段及紧凑型的地物图像探测仪器，其具体实现措施如下：
1使用光谱成像及光谱探测多模块组合，每个模块对应相应的光谱范围，组合实现宽谱段工作光谱范围内的图谱合一的探测；
2使用声光可调滤光器，液晶可调滤光器等可电控分光器件，在轻小型化的同时实现工作谱段内的光谱快速电调可选。
3光谱成像及光谱探测的多个模块具有固定的视场匹配关系，可以对视场内的地物目标成像的同时，得到像面内特定位置目标的宽光谱数据。
4光谱成像模块使用面阵探测器，根据应用需求及固定的视场匹配关系，得到目标的光谱图像或与光谱探测模块视场相对应的光谱数据，实现目标二维空间几何信息及光谱信息的同步获取。
5光谱探测模块利用单元探测器获取地物目标光谱的探测，与光谱成像模块匹配，获得二维空间探测范围内的特定目标光谱信息。
6光谱成像及光谱探测模块复用电子学及软件，实现并行探测，提高工作效率。
如上所述，根据本发明的光谱电调可选的紧凑型地物图谱探测仪，包括具有固定视场匹配关系的光谱成像模块1和光谱探测模块2，这些模块共同使用数据采集电路3、光谱控制电路4及主控电路5，集成实现地物图像及光谱的同步获取，其特点在于：光谱成像模块及光谱模块按固定视场匹配关系对地物目标进行并行探测；光谱图像及光谱的探测通过电调制按应用需求进行编程可选探测，在满足对目标图像获取的同时，在宽谱段范围内对目标光谱进行可选探测，提高数据的效率及探测的效率，在数据量下降的同时实现仪器的轻小型。
所述的光谱成像模块和光谱探测模块具有固定视场匹配关系，其中光谱成像模块的视场大于各个光谱探测模块视场，同时各个光谱探测模块视场大小相同且与光谱成像模块视场的匹配关系一样。
所述的电调制分光器，可为声光可调滤光器或液晶可调滤光器，也可按工作波段不同是两者的优化组合。
所述的光谱成像模块，即可获得地物目标连续光谱成像的图像立方体，并根据需要处理成所需的光谱图像及光谱曲线；也可根据需要挑选光谱进行图像及光谱的灵活获取。
本发明的优点在于：
1）采用具有固定视场匹配关系的光谱成像模块和光谱探测模块组合实现地物目标的图像及光谱的宽谱段并行图谱一体化探测。
2）利用新型分光器件--电调制分光器（如声光可调滤光器，液晶可调滤光器等）光谱电调可选及仪器轻小型及的特点，通过多模块控制及采集电路集成复用，实现仪器的紧凑型、探测的灵活性及数据的高效性。
该发明可以解决因成像光谱仪技术的进一步发展，空间分辨率、光谱分辨率不断提高，谱段不断延长，视场不断扩大所导致的仪器体积、重量及数据量不断增大，数据利用率低的矛盾，适应深空探测，以及便携式地物探测对紧凑型、宽谱段的图谱探测仪器需求。
附图说明：
图1本发明紧凑型地物图谱探测仪示意图。
图2本发明多模块视场匹配关系示意图。
图3为本发明工作流程示意图。
具体实施方式：
下面结合图1～图3给出本发明一个较好实施例，主要作进一步详细说明本发明的特点，而非用来限定本发明的范围：
先请参阅图1，图1是本发明具体实施例光谱电调可选的紧凑型地物图谱探测仪示意图，具体实施为：
1）0.40～1.0μm谱段范围的可见近红外光谱成像模块1及0.9～2.5μm的光谱探测模块2组合实现0.4～2.5μm的宽谱段。
2）光谱成像模块1视场为10°×10°，采用1024×1024面阵探测器成像，光谱探测模块2视场为Φ2°，两者视场中心重合，如附图2所示。
3）数据采集电路3实现对光谱成像模块1中面阵探测器103及光谱探测模块2中单元探测器203的控制，实现光谱图像及光谱数据的采集。
4）光谱探测电路4实现对光谱成像模块1中的光谱探测模块的电调制分光器202及光谱探测模块2中的红外电调制分光器的控制，实现光谱电调快速可选。
5）主控电路及软件5通过对数据采集电路3及光谱探测电路4的控制，实现对地物目标的图像及光谱的电调可选探测。
光谱电调可选的紧凑型地物图谱探测仪光谱电调灵活可选，即可以按输入光谱范围及步长进行工作，也可根据需要选择探测光谱开展工作。图3为本发明按输入光谱范围及步长进行工作的工作流程示意图，如图所示，首先要输入光谱探测范围及步长502，然后是根据输入选择工作模块及所需探测的光谱503，根据选择的探测光谱及使用的声光可调滤光器，确定射频调制频率，进行电调参数选定及控制504，由光谱探测电路4对声光可调滤光器进行调制，输出所需光谱，通过控制数据采集电路3实现光谱图像或光谱数据采集505，此时判断本次探测是否完成506，如果未完成，则转选择探测光谱503，如果完成探测，则由主控电路及软件5实现数据处理获得目标光谱及图像信息507，然后结束508。

Claims (3)

1.一种光谱电调可选的紧凑型地物图谱探测仪，它包括光谱成像模块（1）、光谱探测模块（2）、数据采集电路（3）、光谱控制电路（4）及主控电路及软件（5），其特征在于：
所述的光谱成像模块（1）由光学镜头（101）、光谱成像模块的电调制分光器（102）、面阵探测器（103）组成；所述的光谱探测模块（2）由光学镜头（201）、光谱探测模块的电调制分光器（202）和面阵探测器（203）组成；所述的数据采集电路（3）、光谱控制电路（4）及主控电路及软件（5）共同实现对光谱成像模块（1）及光谱探测模块（2）中的电调制分光器（102、202）及面阵探测器（103）、单元探测器（203）控制与处理，完成对目标所需图像及光谱数据的高效获取。
2.根据权利要求1所述的一种光谱电调可选的紧凑型地物图谱探测仪，其特征在于：所述的光谱成像模块的电调制分光器（102）和光谱探测模块的电调制分光器（202）采用声光可调滤光器或液晶可调滤光器。
3.根据权利要求1所述的一种光谱电调可选的紧凑型地物图谱探测仪，其特征在于：所述的光谱成像模块（1）的视场大于光谱探测模块（2）的视场，同时光谱探测模块的中心视场与光谱成像模块中心视场一致。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1587910A (zh) * 2004-09-21 2005-03-02 中国科学院上海技术物理研究所 无人机载用于监测的轻小型多光谱成像仪
CN101131734A (zh) * 2007-06-25 2008-02-27 北京航空航天大学 适用于高光谱遥感图像的自动波段选择方法
CN101620008A (zh) * 2009-07-31 2010-01-06 北京航空航天大学 一种适用于野外遥感的便携式地面高光谱成像光谱仪
CN101750615A (zh) * 2008-12-15 2010-06-23 中国科学院上海技术物理研究所 一种机载多传感器集成装置
EP2264433A1 (en) * 2009-06-16 2010-12-22 Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO A method and system for the remote quantitative detection of compounds in the atmosphere

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1587910A (zh) * 2004-09-21 2005-03-02 中国科学院上海技术物理研究所 无人机载用于监测的轻小型多光谱成像仪
CN101131734A (zh) * 2007-06-25 2008-02-27 北京航空航天大学 适用于高光谱遥感图像的自动波段选择方法
CN101750615A (zh) * 2008-12-15 2010-06-23 中国科学院上海技术物理研究所 一种机载多传感器集成装置
EP2264433A1 (en) * 2009-06-16 2010-12-22 Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO A method and system for the remote quantitative detection of compounds in the atmosphere
CN101620008A (zh) * 2009-07-31 2010-01-06 北京航空航天大学 一种适用于野外遥感的便携式地面高光谱成像光谱仪

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