CN108415097B - 一种多波段红外成像的图谱协同探测系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多波段红外成像的图谱协调探测系统；该系统提出利用图谱关联探测系统光路中，分光镜中心小孔之外的区域全反射宽光谱红外能量，分别构造短波红外/中波红外/长波红外成像模块，构成三波段红外融合的动目标捕获子系统，提高动目标的成像探测能力。同时分光镜中心小孔透射的全光谱红外能量到达红外宽光谱测谱模块用于测量视场中心的目标或背景红外光谱，构成测谱子系统。这些子系统和伺服控制，多波段图像处理和红外光谱处理等模块构成了具有强大探测识别动目标能力的红外图谱协同探测识别系统。

Description

一种多波段红外成像的图谱协同探测系统和方法

技术领域

本发明属于红外遥感和图像识别技术领域，更具体地，涉及一种多波段红外成像的图谱协调探测系统。

背景技术

现有的红外图谱关联探测系统是以单波段红外成像捕获运动目标，再将成像目标拉到视场中心测谱。存在的问题是:单波段成像捕获动目标的能力有限，如果弱小目标不能靠单波段成像捕获到，则其光谱测量就不可能实现。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种多波段红外成像的图谱协调探测系统，旨在解决被探测目标在单一红外波段能量弱小，不易探测的问题。

本发明提供了一种多波段红外成像的图谱协调探测系统，包括：光学窗口，扫描转镜，伺服系统，卡式光学系统，宽光谱多谱段光学系统，测谱单元，第一成像单元，第二成像单元，第三成像单元和数据处理单元；光学窗口设置在扫描转镜的输入端上方，扫描转镜的控制端连接至伺服系统的输出端，伺服系统的输入端连接至数据处理单元的输出端，卡式光学系统设置在扫描转镜的输出端；宽光谱多谱段光学系统的输入端连接至卡式光学系统的输出端，测谱单元的输入端连接至宽光谱多谱段光学系统的第一输出端，第一成像单元的输入端连接至宽光谱多谱段光学系统的第二输出端，第二成像单元的输入端连接至宽光谱多谱段光学系统的第三输出端，第三成像单元的输入端连接至宽光谱多谱段光学系统的第四输出端，数据处理单元的第一输入端连接至测谱单元的输出端，数据处理单元的第二输入端连接至第一成像单元的输出端，数据处理单元的第三输入端连接至第二成像单元的输出端，数据处理单元的第四三输入端连接至第三成像单元的输处端。

更进一步地，工作时，红外光学窗口接收目标区域的入瞳光场，扫描转镜跟踪、瞄准目标区域，并将目标区域的光反射至卡式光学系统；伺服系统根据光谱和红外图像的联合识别结果产生二维伺服系统的驱动信号控制扫描转镜转动；卡式光学系统汇聚红外光学窗口中的入射光场的能量；宽光谱多谱段光学系统对各谱段能量进行分流，并产生宽波段光谱能量，长波段红外能量，中波段红外能量和短波段红外能量；测谱单元实现对宽波段光谱曲线的采集；第一成像单元采集长波红外波段的光场能量；第二成像单元采集中波红外波段的光场能量；第三成像单元采集短波红外波段的光场能量；数据处理单元根据从测谱单元，第一成像单元，第二成像单元和第三成像单元获得的光谱曲线和红外图像进行目标探测。

更进一步地，所述宽光谱多谱段光学系统包括：宽光谱透镜组，分光镜，宽光谱成谱透镜组，第一平面镜，长波成像透镜组，第二平面镜，中波成像透镜组，第三平面镜和短波成像透镜组；所述宽光谱透镜组设置在宽光谱多谱段光学系统的输入端；分光镜的输入端连接到宽光谱透镜组的输出端，分光镜的第一输出端连接到宽光谱成谱透镜组，第二输出端连接到第一平面镜；宽光谱成谱透镜组的输入端连接到分光镜的第一输出端，输出端连接到成谱模块的耦合接口；第一平面镜的输入端连接到分光镜的第二输出端，第一输出端连接到长波成像透镜组，第二输出端连接到第二平面镜；长波成像透镜组输入端连接到第一平面镜的第一输出端，输出端连接到长波成像模块的耦合接口；第二平面镜的输入端连接到第一平面镜的第二输出端，第一输出端连接到中波成像透镜组，第二输出端连接到第三平面镜；中波成像透镜组输入端连接到第二平面镜的第一输出端，输出端连接到中波成像模块的耦合接口；第三平面镜的输入端连接到第二平面镜的第二输出端，输出端连接到短波成像透镜组；短波成像透镜组输入端连接到第三平面镜的输出端，输出端连接到短波成像模块的耦合接口。

更进一步地，工作时，宽光谱透镜组接收从卡式光学系统汇聚的能量，分光镜分光作用，中心小孔区全透红外光谱用于获取光谱曲线，中心小孔周围区全反红外光谱用于成像；宽光谱成谱透镜组进一步汇聚宽光谱能量从而获取精确光谱曲线；第一平面镜透射长波红外波段，反射中波和短波红外波段；长波成像透镜组汇聚长波红外波段的视场能量到第一成像单元；第二平面镜透射短波红外波段，反射中波红外波段；中波成像透镜组汇聚中波红外波段的视场能量到第二成像单元；第三平面镜反射短波红外波段；短波成像透镜组汇聚短波红外波段的视场能量到第三成像单元。

更进一步地，所述分光镜为中心小孔区全透红外光谱，中心小孔周围区全反红外光谱的分光镜；所述第一平面镜为对长波透射且对中、短波反射的平面镜；所述第二平面镜为对短波透射且对中波反射的平面镜；所述第三平面镜为对短波反射的平面镜。

通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，由于本发明采用长波红外，中波红外和短波红外各波段独立成像，因此对于不能依靠单一长波或中波，短波红外成像捕获的目标，特别对遥远处弱小目标，可以充分利用多波段独立成像获取其在多波段中分布能量，从而有利于弱小目标的捕获，进而实现对其进行全红外光谱的精密测量。具体包括：

(1)本发明提出了将卡式光学系统、带中心小孔的分光镜以及独立的长波红外透镜组，中波红外透镜组，和短波红外透镜组组合在一个系统中，从而达到对长波红外波段，中波红外波段，短波红外波段进行单独成像的目的。这种成像方式，可以充分利用多波段成像获取其在多波段中分布能量，有利于弱小目标的捕获，进而对其进行全红外光谱的精密测量。

(2)本发明提出了中心小孔全透成谱及周围全反成像的分光镜技术。在分光镜的中心小孔区域入射光中的短、中波红外光和长波红外光，经由成谱透镜组传输至短、中、长波红外光谱探测/模块进行测谱；中心小孔周围区(占分光镜区域99％以上)全反红外光谱，全反射的光能量，在其光路中分别设置透/反平面镜。第一平面镜透射长波红外，反射中/短波红外，第二平面镜反射中波红外、透射短波红外，第三平面镜反射短波红外。在第一平面镜透射处附近设立长波红外成像透镜组，耦合长波红外光到长波红外焦平面阵第一成像单元；，在第二平面镜反射处附近设立中波红外成像透镜组，耦合中波红外光到中波红外成像焦平面第二成像单元，在第三平面镜反射处附近设立短波红外成像透镜组耦合短波红外光到短波红外焦平面第三成像单9；从而可以独立获取不同红外波段的图像I₁，I₂，I₃。

(3)本发明设置了三种能量阈值：单波段局部能量阈值a₁，双波段局部能量阈值a₂，和三波段局部能量阈值a₃。通过这种局部能量的组合方式，可以更有效获得视场中的疑似目标。

附图说明

图1是本发明实施例提供的多波段红外成像的图谱协调探测系统的原理框图；

图2是本发明实施例提供的多波段红外成像的图谱协调探测系统中宽谱红外光学系统的原理框图；

图3是本发明实施例提供的多波段红外成像的图谱协调探测方法的实现流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

运动目标其红外辐射/反射成像可能集中在长波也可能集中在中波，也可能集中在短波，也可能短/中/长波兼有，所以仅依靠长波或中波红外成像截获运动目标有失偏颇，特别对遥远处弱小目标，充分利用多波段成像获取其在多波段中分布能量，有利于弱小目标的捕获，进而对其进行全红外光谱的精密测量。

本发明在红外图谱关联系统光路中将分光镜分为中心小孔区全透红外光谱，中心小孔周围区(占分光镜区域99％以上)全反红外光谱。对全反射的光能量，在其光路中分别设置透/反平面镜。第一平面镜透射长波红外，反射中/短波红外，第二平面镜反射中波红外、透射短波红外，第三平面镜反射短波红外。在第一平面镜透射处附近设立长波红外成像透镜组，耦合长波红外光到长波红外焦平面阵第一成像单元7，在第二平面镜反射处附近设立中波红外成像透镜组，耦合中波红外光到中波红外成像焦平面第二成像单元8，在第三平面镜反射处附近设立短波红外成像透镜组耦合短波红外光到短波红外焦平面第三成像单元9；长波/中波/短波红外图像传输到多波段图像处理单元，进行捕获、定位疑似目标操作。

其中，捕获定位疑似目标的准则包括：(1)任一波段图像的能量超过某一阈值a₁；(2)任两个波段的图像中出现的位置相同或相近的目标能量之和超过阈值a₂；(3)任三个波段的图像中出现的位置相同或相近的目标能量之和超过阈值a₃；其中a₁≥a₂≥a₃。满足以上任意一个准则的目标确认为疑似目标。

根据疑似目标的坐标，控制扫描机构跟踪目标图像，并把目标图像拉到视场中心；分光镜中心小孔透射全谱红外能量，经宽谱透镜组耦合到傅里叶宽谱测谱模块，生成视场中心小孔区目标(背景)光谱曲线；光谱曲线传输到光谱处理模块，提取红外光谱特征；光谱特性和多波段图像特征融合处理，以进一步识别目标。

本发明提出在测谱/成像光路中充分利用成像光路中分光镜反射的全光谱能量，达到多波段成像，以实现各类目标包括弱小目标的探测捕获能力，进而达到弱小动目标的光谱测量。

在多波段红外成像的图谱协同探测系统中，红外图像动目标检测跟踪系统负责接收来自三个不同的红外波段图像探测器传输过来的红外图像。对接收到的不同的三幅红外图像数据进行滤波、去噪等基本预处理，然后根据长波红外，中波红外和短波红外图像间的目标捕获定位准则进行疑似目标的判别，对处理后图像提取特征信息、获取目标位置信息，实时完成处理任务；光谱接收处理部分负责从光谱仪接收光谱数据并进行光谱数据的分析和红外图像的联合检测识别；伺服控制部分根据光谱和红外图像的联合识别结果对二维伺服系统进行驱动控制，以实时跟踪检测目标；系统综合控制部分协调整个控制流程，完成整个过程的逻辑控制，以图像处理板实时传输来的目标位置信息为基础，产生驱动控制信息驱动伺服控制系统，使伺服扫描跟踪转镜不断跟踪目标区域视场，并且负责实现与用户的交互。

在本发明中，宽波段具体是指波长范围为2μm～20μm波段；长波具体是指波长范围为10μm～12μm的波；中波具体是指波长范围为8μm～10μm的波；短波具体是指波长范围为2μm～8μm的波。

图1示出了本发明实施例提供的多波段红外成像的图谱协调探测系统的结构；图谱协调探测系统包括：光学窗口1，扫描转镜2，伺服系统3，卡式光学系统4，宽光谱多谱段光学系统5，测谱单元6，第一成像单元7，第二成像单元8，第三成像单元9和数据处理单元10。

光学窗口1设置在扫描转镜2的输入端上方，扫描转镜2的控制端连接至伺服系统3的输出端，伺服系统3的输入端连接至数据处理单元10的输出端，卡式光学系统4设置在扫描转镜2的输出端；宽光谱多谱段光学系统5的输入端连接至卡式光学系统4的输出端，测谱单元6的输入端连接至宽光谱多谱段光学系统5的第一输出端，第一成像单元7的输入端连接至宽光谱多谱段光学系统5的第二输出端，第二成像单元8的输入端连接至宽光谱多谱段光学系统5的第三输出端，第三成像单元9的输入端连接至宽光谱多谱段光学系统5的第四输出端，数据处理单元10的第一输入端连接至测谱单元6的输出端，数据处理单元10的第二输入端连接至第一成像单元7的输出端，数据处理单元10的第三输入端连接至第二成像单元8的输出端，数据处理单元10的第四三输入端连接至第三成像单元9的输处端。

红外光学窗口1用于接收目标区域的入瞳光场；扫描转镜2用于跟踪、瞄准目标区域，并将目标区域的光反射至卡式光学系统4；伺服系统3用于根据光谱和红外图像的联合识别结果产生二维伺服系统的驱动信号，控制扫描转镜2转动；卡式光学系统4用于汇聚红外光学窗口中的入射光场的能量；宽光谱多谱段光学系统5用于对各谱段能量进行分流，并产生宽波段光谱能量，长波段红外能量，中波段红外能量，短波段红外能量；测谱单元6用于实现对宽波段光谱曲线的采集；第一成像单元7用于采集长波红外波段的光场能量；第二成像单元8用于采集中波红外波段的光场能量；第三成像单元9用于采集短波红外波段的光场能量；数据处理单元10用于根据从测谱单元6，第一成像单元7，第二成像单元8，第三成像单元9获得的光谱曲线和红外图像进行目标探测。

在图谱协调探测系统中，目标区域的入瞳光场经过红外光学窗口1入射到二维扫描转镜2，二维扫描转镜用于跟踪、瞄准目标区域，并将目标区域的光反射至卡式光学系统4聚焦，通过宽光谱多谱段光学系统5对各谱段能量进行分流，产生宽波段光谱能量，长波段红外能量，中波段红外能量，短波段红外能量，分别进入测谱单元6，第一成像单元7，第二成像单元8，第三成像单元9，从而获取对应信息，再由数据处理单元10进行目标检索判别。

数据处理单元10包括：光谱数据处理单元，长波红外图像处理单元，中波红外图像处理单元和短波红外图像处理单元；光谱数据处理单元负责对采集获得的原始光谱曲线进行标准化标定处理；长波红外图像处理单元负责对当前采集得到的长波红外成像图像进行自适应背景计算，并结合背景进行能量显著性分析；中波红外图像处理单元负责对当前采集得到的中波红外成像图像进行自适应背景计算，并结合背景进行能量显著性分析；短波红外图像处理单元负责对当前采集得到的短波红外成像图像进行自适应背景计算，并结合背景进行能量显著性分析。

图2示出了本发明实施例提供的多波段红外成像的图谱协调探测系统中宽谱红外光学系统的结构，主要包括分光镜、若干透镜和平面镜等。目前，多波段红外光学镜头采用卡塞格林系统，有一个抛物面反射镜和一个双曲面反射镜组成，并由若干透镜组校正像差。系统实现三个波段红外成像光路和宽谱段红外测谱光路共轴，两个视场中心重合。为了降低镜头本身辐射对探测造成的影响，进行无热化设计。该光学系统属宽光谱的多波段光学系统。其中含有长波红外，中波红外，短波红外近衍射限光学成像，并且含有光谱分析用的宽光谱的光学系统。

本发明实施例中，宽光谱多谱段光学系统5包括：宽光谱透镜组51，分光镜52(中心小孔区全透红外光谱，中心小孔周围区全反红外光谱)，宽光谱成谱透镜组53，第一平面镜54(长波透射，反射中波/短波)，长波成像透镜组55，第二平面镜56(短波透射，反射中波)，中波成像透镜组57，第三平面镜58(短波反射)，短波成像透镜组59。

宽光谱透镜组51设置在宽光谱多谱段光学系统5的输入端；分光镜52的输入端连接到宽光谱透镜组51的输出端，分光镜52的第一输出端连接到宽光谱成谱透镜组53，第二输出端连接到第一平面镜54；宽光谱成谱透镜组53的输入端连接到分光镜52的第一输出端，输出端连接到成谱模块的耦合接口；第一平面镜54的输入端连接到分光镜52的第二输出端，第一输出端连接到长波成像透镜组55，第二输出端连接到第二平面镜56；长波成像透镜组55输入端连接到第一平面镜54的第一输出端，输出端连接到长波成像模块的耦合接口；第二平面镜56的输入端连接到第一平面镜54的第二输出端，第一输出端连接到中波成像透镜组57，第二输出端连接到第三平面镜58；中波成像透镜组57输入端连接到第二平面镜56的第一输出端，输出端连接到中波成像模块的耦合接口；第三平面镜58的输入端连接到第二平面镜56的第二输出端，输出端连接到短波成像透镜组59；短波成像透镜组59输入端连接到第三平面镜58的输出端，输出端连接到短波成像模块的耦合接口。

宽光谱透镜组51用于接收从卡式光学系统汇聚的能量；分光镜52用于分光作用，中心小孔区全透红外光谱用于获取光谱曲线，中心小孔周围区全反红外光谱用于成像；宽光谱成谱透镜组53用于进一步汇聚宽光谱能量从而获取精确光谱曲线；第一平面镜54用于透射长波红外波段，反射中波和短波红外波段；长波成像透镜组55用于汇聚长波红外波段的视场能量到第一成像单元7；第二平面镜56用于透射短波红外波段，反射中波红外波段；中波成像透镜组57用于汇聚中波红外波段的视场能量到第二成像单元8；第三平面镜58用于反射短波红外波段；短波成像透镜组59用于汇聚短波红外波段的视场能量到第三成像单元9。

在宽光谱多谱段光学系统5中，由卡式系统引入的宽波段光谱经宽光谱透镜组51后经分光镜52分光后，中心小孔区宽光谱通过宽光谱成谱透镜组53，到达宽波段光谱测谱单元；分光镜52中心小孔周围区光谱经由第一平面镜54透射长波红外光谱，经过长波成像透镜组55到达长波红外成像单元第一成像单元7生成长波红外图像；第一平面镜54反射中波/短波光谱到第二平面镜56，第二平面镜56反射中波光谱并经过中波成像透镜组57到达中波红外成像单元第二成像单元8生成中波红外图像；第二平面镜56透射短波光谱到第三平面镜58，第三平面镜58反射短波光谱并经过短波成像透镜组59到达短波红外成像单元第三成像单元9生成短波红外图像。

结合图1和图2，光路传输路径描述如下：

(1)入射光经宽光谱窗口1入射到扫描反射镜2上，扫描反射镜2反射宽光谱红外光到卡式光学系统4，经卡式光学系统4入射到宽光谱透镜组51，经宽光谱透镜组51入射到二次像面处的分光镜52，分光镜52的中心小孔区透射目标或局部背景的宽光谱红外，分光镜52中心小孔周围区域(占分光镜面积99％以上)全反射遥感场景的红外宽光谱；

(2)通过分光镜52中心小孔的宽波段红外光谱通过宽光谱成谱透镜组53进入测谱模块测谱，分光镜52中心小孔周围反射区反射的宽谱段光谱进入第一平面镜54(长波透射，反射中波/短波)；

(3)进入第一平面镜54(长波透射，反射中波/短波)的光谱对长波段红外光谱透射并经过长波成像透镜组55通过长波红外成像单元第一成像单元7获取长波红外图像，通过第一平面镜54反射的中波/短波光谱进入第二平面镜56(短波透射，反射中波)；

(4)进入第二平面镜56(短波透射，反射中波)的光谱对中波段红外光谱反射并经过中波成像透镜组57通过中波红外成像单元第二成像单元8获取中波红外图像，通过第二平面镜56透射的短波光谱进入第三平面镜58(短波反射)；进入第三平面镜58(短波反射)的光谱对短波段红外光谱反射并经过短波成像透镜组59通过短波红外成像单元第三成像单元9获取短波红外图像；

(5)时-空-谱多维信息实时探测、处理、控制模块接收、处理、存储并输出探测对象的时-空-谱多维信息，控制二维扫描转镜，从而改变系统光轴指向。

图3示出了本发明实施例提供的多波段红外成像的图谱协调探测方法的实现流程，在大视场搜索的过程中，由长波红外焦平面第一成像单元7获得的长波红外图像I₁，由中波红外焦平面第二成像单元8获得的中波红外图像I₂，由短波红外焦平面第三成像单元9获得的短波红外图像I₃。

根据实验数据分析可设置I₁，I₂，I₃；图像中的单波段局部能量阈值a₁，双波段局部能量阈值a₂，和三波段局部能量阈值a3。对于单波段能量阈值：通过对连续256帧背景图像的灰度统计，对于局部3乘3区域的局部能量阈值a₁，设置为之前256帧背景图像的灰度平均值的3倍；对于双波段能量阈值：对两个波段的平均加权图像的连续256帧背景图像进行灰度统计，对于局部3乘3区域的局部能量阈值a₂，设置为之前平均加权256帧背景图像的灰度平均值的2倍；对于三波段能量阈值：对三个波段的平均加权图像的连续256帧背景图像进行灰度统计，对于局部3乘3区域的局部能量阈值a₃，设置为之前平均加权256帧背景图像的灰度平均值的1.5倍；根据统计，一般存在a₁≥a₂≥a₃。

如果在单波段图像中的局部能量大于阈值a₁，则认为此处能量显著，记录此处为疑似目标区域；如果在任意两个波段图像中出现的位置相同或相近的目标能量之和超过阈值a₂，则认为此处能量显著，记录此处为疑似目标区域；如果在三个波段图像中出现的位置相同或相近的目标能量之和超过阈值a₃，则认为此处能量显著，记录此处为疑似目标区域。

对于疑似目标，记录其各个目标位置，依次对各个位置引导进行光谱测量，利用疑似目标的能量显著性和疑似目标区域的光谱指纹协同探测进而确定目标位置。

如图3所示，本发明实施例提供的多波段红外成像的图谱协调探测方法包括：

步骤一：用扫描镜在视场进行扫描并获取视场的多波段图像I₁I₂I₃；

步骤二：遍历长波红外图像I₁，如果局部能量大于阈值a₁，记录此位置L_1i，获取长波红外图像中的疑似目标坐标[..L_1i..]；

步骤三：遍历中波红外图像I₂，如果局部能量大于阈值a₁，记录此位置L_2i，获取中波红外图像中的疑似目标坐标[..L_2i..]；

步骤四：遍历短波红外图像I₃，如果局部能量大于阈值a₁，记录此位置L_3i，获取短波红外图像中的疑似目标坐标[..L_3i..]；

步骤五：遍历长波和中波红外加权图像，如果局部能量大于阈值a₂，记录此位置L_4i，获取长波和中波红外加权图像中的疑似目标坐标[..L_4i..]；

步骤六：遍历中波和短波红外加权图像，如果局部能量大于阈值a₂，记录此位置L_5i，获取中波和短波红外加权图像中的疑似目标坐标[..L_5i..]；

步骤七：遍历长波和段波红外加权图像，如果局部能量大于阈值a₂，记录此位置L_6i，获取长波和短波红外加权图像中的疑似目标坐标[..L_6i..]；

步骤八：遍历长波和中波，段波红外加权图像，如果局部能量大于阈值a₃，记录此位置L_7i，获取长波和短波红外加权图像中的疑似目标坐标[..L_7i..]；

步骤九：对获取的[..L_1i..]…[..L_7i..]等疑似目标区域，引导二维伺服系统控制视场指向，将视场中心逐一对准疑似目标，进行多个目标的光谱获取；

步骤十：根据目标的光谱指纹以及多波段图像协同判别目标特性，进行目标确认。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种多波段红外成像的图谱协调探测系统，其特征在于，包括：光学窗口(1)，扫描转镜(2)，伺服系统(3)，卡式光学系统(4)，宽光谱多谱段光学系统(5)，测谱单元(6)，第一成像单元(7)，第二成像单元(8)，第三成像单元(9)和数据处理单元(10)；

光学窗口(1)设置在扫描转镜(2)的输入端上方，扫描转镜(2)的控制端连接至伺服系统(3)的输出端，伺服系统(3)的输入端连接至数据处理单元(10)的输出端，卡式光学系统(4)设置在扫描转镜(2)的输出端；宽光谱多谱段光学系统(5)的输入端连接至卡式光学系统(4)的输出端，测谱单元(6)的输入端连接至宽光谱多谱段光学系统(5)的第一输出端，第一成像单元(7)的输入端连接至宽光谱多谱段光学系统(5)的第二输出端，第二成像单元(8)的输入端连接至宽光谱多谱段光学系统(5)的第三输出端，第三成像单元(9)的输入端连接至宽光谱多谱段光学系统(5)的第四输出端，数据处理单元(10)的第一输入端连接至测谱单元(6)的输出端，数据处理单元(10)的第二输入端连接至第一成像单元(7)的输出端，数据处理单元(10)的第三输入端连接至第二成像单元(8)的输出端，数据处理单元(10)的第四输入端连接至第三成像单元(9)的输出端；

所述宽光谱多谱段光学系统(5)包括：宽光谱透镜组(51)，分光镜(52)，宽光谱成谱透镜组(53)，第一平面镜(54)，长波成像透镜组(55)，第二平面镜(56)，中波成像透镜组(57)，第三平面镜(58)和短波成像透镜组(59)；

所述宽光谱透镜组(51)设置在宽光谱多谱段光学系统(5)的输入端；分光镜(52)的输入端连接到宽光谱透镜组(51)的输出端，分光镜(52)的第一输出端连接到宽光谱成谱透镜组(53)，第二输出端连接到第一平面镜(54)；宽光谱成谱透镜组(53)的输入端连接到分光镜(52)的第一输出端，宽光谱成谱透镜组(53)的输出端连接到测谱单元(6)的输入端；第一平面镜(54)的输入端连接到分光镜(52)的第二输出端，第一输出端连接到长波成像透镜组(55)，第二输出端连接到第二平面镜(56)；长波成像透镜组(55)输入端连接到第一平面镜(54)的第一输出端，输出端连接到长波成像模块的耦合接口；第二平面镜(56)的输入端连接到第一平面镜(54)的第二输出端，第一输出端连接到中波成像透镜组(57)，第二输出端连接到第三平面镜(58)；中波成像透镜组(57)输入端连接到第二平面镜(56)的第一输出端，输出端连接到中波成像模块的耦合接口；第三平面镜(58)的输入端连接到第二平面镜(56)的第二输出端，输出端连接到短波成像透镜组(59)；短波成像透镜组(59)输入端连接到第三平面镜(58)的输出端，输出端连接到短波成像模块的耦合接口；

所述分光镜(52)为中心小孔区全透红外光谱，中心小孔周围区全反红外光谱的分光镜；

工作时，宽光谱透镜组(51)接收从卡式光学系统汇聚的能量，分光镜(52)分光作用，中心小孔区全透红外光谱用于获取光谱曲线，中心小孔周围区全反红外光谱用于成像；宽光谱成谱透镜组(53)进一步汇聚宽光谱能量从而获取精确光谱曲线；第一平面镜(54)透射长波红外波段，反射中波和短波红外波段；长波成像透镜组(55)汇聚长波红外波段的视场能量到第一成像单元(7)；第二平面镜(56)透射短波红外波段，反射中波红外波段；中波成像透镜组(57)汇聚中波红外波段的视场能量到第二成像单元(8)；第三平面镜(58)反射短波红外波段；短波成像透镜组(59)汇聚短波红外波段的视场能量到第三成像单元(9)。

2.如权利要求1所述的图谱协调探测系统，其特征在于，工作时，红外光学窗口(1)接收目标区域的入瞳光场，扫描转镜(2)跟踪、瞄准目标区域，并将目标区域的光反射至卡式光学系统(4)；伺服系统(3)根据光谱和红外图像的联合识别结果产生二维伺服系统的驱动信号控制扫描转镜(2)转动；卡式光学系统(4)汇聚红外光学窗口中的入射光场的能量；宽光谱多谱段光学系统(5)对各谱段能量进行分流，并产生宽波段光谱能量，长波段红外能量，中波段红外能量和短波段红外能量；测谱单元(6)实现对宽波段光谱曲线的采集；第一成像单元(7)采集长波红外波段的光场能量；第二成像单元(8)采集中波红外波段的光场能量；第三成像单元(9)采集短波红外波段的光场能量；数据处理单元(10)根据从测谱单元(6)，第一成像单元(7)，第二成像单元(8)和第三成像单元(9)获得的光谱曲线和红外图像进行目标探测。

3.如权利要求1所述的图谱协调探测系统，其特征在于，所述第一平面镜(54)为对长波透射且对中、短波反射的平面镜；所述第二平面镜(56)为对短波透射且对中波反射的平面镜；所述第三平面镜(58)为对短波反射的平面镜。