CN108519152A - 一种投影高光谱系统 - Google Patents
一种投影高光谱系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108519152A CN108519152A CN201810336380.4A CN201810336380A CN108519152A CN 108519152 A CN108519152 A CN 108519152A CN 201810336380 A CN201810336380 A CN 201810336380A CN 108519152 A CN108519152 A CN 108519152A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light
- wide range
- unit
- modulating cell
- sample
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000010130 dispersion processing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000011514 reflex Effects 0.000 claims description 3
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000004606 Fillers/Extenders Substances 0.000 claims 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 19
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 11
- 238000010422 painting Methods 0.000 abstract description 11
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 9
- 239000000049 pigment Substances 0.000 abstract description 5
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 abstract description 5
- 238000012800 visualization Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005266 casting Methods 0.000 abstract description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 abstract description 4
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 6
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 2
- 238000004497 NIR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000000701 chemical imaging Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明实施例提供一种投影高光谱系统，包括光源单元、光调制单元、分光单元和投影物镜单元；所述光源单元用于向所述光调制单元发射宽谱光束；所述光调制单元用于依次选择所述宽谱光束中的宽谱线光束并将所述宽谱线光束传递至所述投影物镜单元；所述投影物镜单元用于接收所述宽谱线光束并照射至样品，收集样品反射光；所述分光单元用于接收所述反射光进行色散处理，并检测色散处理后的二维光信号。基于投影技术和光谱分光技术相结合获取垂直安放的壁画等样品的高光谱信息，既可以提供样品空间形态分布，又能够提供成像视场内精确到像素点的样品光谱信息，可以辅助进行颜料识别、分析、结果的可视化以及后处理，为壁画等组分分析提供新的实验平台。
Description
技术领域
本发明实施例涉及光学技术领域，尤其涉及一种投影高光谱系统。
背景技术
高光谱成像技术是集图像分析技术和光谱分析技术于一身，其基于非常多窄波段的影像数据技术，它将成像技术与光谱技术相结合，探测目标的二维几何空间及一维光谱信息，获取高光谱分辨率的连续、窄波段的图像数据。高光谱成像系统以其非接触式、光谱分辨率的优势，在对各种物体的定性与定量方面发挥了巨大的优势，弥补了人工对某种物体的定性与定量花费时间长的缺点；图像分析技术由于计算机技术的飞速发展，图像分析技术得到了很好的应用发展，已经应用在工业、检测、遥感、计算机、军事等技术中；光谱分析技术近年来也有迅速的发展，特别是近红外光谱仪器相继在很多领域得到广泛应用。高光谱成像技术是近二十年发展起来的基于非常多窄波段的影像数据技术，是传统的二维成像技术和光谱技术的有机结合。。
现有技术中的高光谱成像系统主要由面阵相机、分光设备、光源、传输机构及计算机软硬件等五部分构成。光源是高光谱成像系统的一个重要部分，它为整个成像系统提供照明；分光设备是高光谱成像系统的核心元件之一，分光设备通过光学元件把宽波长的混合光分散为不同频率的单波长光，并把分散光投射到面阵相机上；相机是高光谱成像系统的另一个核心元件，光源产生的光与被检测对象作用后成为物理或化学信息的载体，然后通过分光元件投射到面阵相机；计算机软件和硬件用来控制高光谱成像系统采集数据，针对特定的应用进行图像和光谱数据的处理与分析。
但是对于竖直的壁画等样品，现有技术中的高光谱系统结构复杂，且难以进行成像，扫描式高光谱成像系统通常会带来场曲畸变，为后来的图像拼接等处理造成比较大的困难。
发明内容
本发明实施例提供一种投影高光谱系统，用以解决现有技术中高光谱系统结构复杂，且对于竖直的壁画等样品难以进行成像的问题。
本发明实施例提供一种投影高光谱系统，包括光源单元、光调制单元、分光单元和投影物镜单元；
所述光源单元用于向所述光调制单元发射宽谱光束；
所述光调制单元用于依次选择所述宽谱光束中的宽谱线光束并将所述宽谱线光束传递至所述投影物镜单元；
所述投影物镜单元用于接收所述宽谱线光束并照射至样品，收集样品反射光；
所述分光单元用于接收所述反射光进行色散处理，并检测色散处理后的二维光信号。
本发明实施例提供的投影高光谱系统，通过将基于DMD或TIR的投影技术和光谱分光技术相结合获取垂直安放的壁画等样品的高光谱信息，既可以提供样品空间形态分布，又能够提供成像视场内精确到像素点的样品光谱信息，可以辅助进行颜料识别、分析、结果的可视化以及后处理，为壁画等组分分析提供新的实验平台。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的投影高光谱系统结构框图；
图2为本发明实施例的投影高光谱系统的具体结构框图；
图3为本发明实施例的投影高光谱系统具体实施结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1中所示，本实施例中提供了一种投影高光谱系统，包括光源单元1、光调制单元2、分光单元3和投影物镜单元4；
所述光源单元1用于向所述光调制单元2发射宽谱光束；
所述光调制单元2用于依次选择所述宽谱光束2中的宽谱线光束并将所述宽谱线光束传递至所述投影物镜单元3；
所述投影物镜单元3用于接收所述宽谱线光束并照射至样品，收集样品反射光；
所述分光单元4用于接收所述反射光进行色散处理，并检测色散处理后的二维光信号。
本实施例中，通过利用光调制单元2的投影技术，将光源单元1中的宽谱线光束(照明线)传递至投影物镜单元3，通过投影物镜单元3传递至竖直的样品，获取样品的漫反射光信号，得到样品反射光，并通过分光单元4进行光谱分析，获取垂直安放的壁画等样品的高光谱信息，既可以提供样品空间形态分布，又能够提供成像视场内精确到像素点的样品光谱信息，可以辅助进行颜料识别、分析、结果的可视化以及后处理，为壁画等组分分析提供新的实验平台。
如图2所示，在本实施例中，所述光源单元1的发射光路上设有全内反射(TotalInternal Reflection，TIR)棱镜或折叠镜，所述TIR棱镜或折叠镜用于将所述光源单元1发射的宽谱光束反射至所述光调制单元2，将所述光调制单元2选择的宽谱线光束传递至所述投影物镜单元3，并将所述投影物镜单元3收集的样品反射光反射至所述分光单元4。
本实施例中，利用全内反射原理，当光线从较高折射率的介质进入到较低折射率的介质时，如果入射角大于某一临界角θc(光线远离法线)时，折射光线将会消失，所有的入射光线将被反射而不进入低折射率的介质。通过特定的折射率和临界角的设置，实现将所述光源单元1发射的宽谱光束反射至所述光调制单元2，将所述光调制单元2选择的宽谱线光束传递至所述投影物镜单元3，并将所述投影物镜单元3收集的样品反射光反射至所述分光单元4。
在本实施例中，还可通过半透半反镜与镜片的组合实现上述功能，当然还可通过其他光学器件或光学器件组合来实现本实施例的上述功能，本实施例中不做限定。
在本实施例中，光调制单元2可以采用数字微镜器件(Digital MicromirrorDevice，DMD)，利用旋转反射镜实现光开关的开合，作用过程十分简单，光从光纤中出来，射向DMD的反射镜片，DMD打开的时候，光可经过对称光路进入到另一端光纤；当DMD关闭的时候，即DMD的反射镜产生一个小的旋转，光经过反射后，无法进入对称的另一端，也就达到了光开关关闭的效果。利用上述原理通过DMD单元依次用于依次选择宽谱线光束的位置，投影一条宽谱线光束到投影物镜单元3。
在本实施例中，上述DMD还可以替换为SLM(空间光调制器，Spatial LightModulator)等其他功能相同器件。
在本实施例中，如图2和图3所示，所述光源单元1包括卤素光源5、准直透镜6和扩束透镜7。
在本实施例中，所述分光单元4包括聚焦透镜10、光栅11和面阵探测器12；
所述聚焦透镜10用于汇聚所述样品反射光，并成像至所述光栅11；
所述光栅11用于对所述样品反射光进行色散处理；
所述面阵探测器12用于检测色散处理后的二维光信号。本实施例中，利用分光单元4通过光谱分光技术获取垂直安放的壁画等样品的高光谱信息，既可以提供样品空间形态分布，又能够提供成像视场内精确到像素点的样品光谱信息，可以辅助进行颜料识别、分析、结果的可视化以及后处理。
具体的，在本实施例中，上述面阵探测器为二维面阵探测器，所述二维光信号包括垂直于所述宽谱线光束的光谱维光信号，及平行于所述宽谱线光束的空间维光信号。本实施例的基于DMD的投影高光谱系统，通过将图像扫描技术和光谱分光技术相结合获取样品组分成像光谱，既可以提供样品空间形态分布，又能够提供成像视场内精确到像素点的样品光谱信息。
综上所述，本实施例提供的投影高光谱系统，通过将基于DMD或TIR的投影技术和光谱分光技术相结合获取垂直安放的壁画等样品的高光谱信息，既可以提供样品空间形态分布，又能够提供成像视场内精确到像素点的样品光谱信息，可以辅助进行颜料识别、分析、结果的可视化以及后处理，为壁画等组分分析提供新的实验平台。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种投影高光谱系统，其特征在于，包括光源单元、光调制单元、分光单元和投影物镜单元；
所述光源单元用于向所述光调制单元发射宽谱光束；
所述光调制单元用于依次选择所述宽谱光束中的宽谱线光束并将所述宽谱线光束传递至所述投影物镜单元；
所述投影物镜单元用于接收所述宽谱线光束并照射至样品，收集样品反射光；
所述分光单元用于接收所述反射光进行色散处理，并检测色散处理后的二维光信号。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光源单元的发射光路上设有全内反射TIR棱镜或折叠镜，所述TIR棱镜或折叠镜用于将所述光源单元发射的宽谱光束反射至所述光调制单元，将所述光调制单元选择的宽谱线光束传递至所述投影物镜单元，并将所述投影物镜单元收集的样品反射光反射至所述分光单元。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光源单元包括卤素光源、准直透镜和扩束透镜。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分光单元包括聚焦透镜、光栅和面阵探测器；
所述聚焦透镜用于汇聚所述样品反射光，并成像至所述光栅；
所述光栅用于对所述样品反射光进行色散处理；
所述面阵探测器用于检测色散处理后的二维光信号。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述二维光信号包括垂直于所述宽谱线光束的光谱维光信号，及平行于所述宽谱线光束的空间维光信号。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光调制单元为数字微镜器件DMD或空间光调制器SLM。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810336380.4A CN108519152A (zh) | 2018-04-11 | 2018-04-11 | 一种投影高光谱系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810336380.4A CN108519152A (zh) | 2018-04-11 | 2018-04-11 | 一种投影高光谱系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108519152A true CN108519152A (zh) | 2018-09-11 |
Family
ID=63429312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810336380.4A Pending CN108519152A (zh) | 2018-04-11 | 2018-04-11 | 一种投影高光谱系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108519152A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111562714A (zh) * | 2020-05-22 | 2020-08-21 | 复旦大学 | 一种基于多波长led光源的多光谱调制成像装置 |
| CN114322944A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-04-12 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 同轴折返式导航与光谱一体化光学系统 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030063376A1 (en) * | 2001-09-28 | 2003-04-03 | Olympus Optical Co . , Ltd. | Microscope system |
| CN104020570A (zh) * | 2013-02-28 | 2014-09-03 | 西门子公司 | 一种集成有投影仪和光谱仪的系统 |
| CN104204942A (zh) * | 2012-03-14 | 2014-12-10 | 夏普株式会社 | 投影仪 |
| WO2015156782A1 (en) * | 2014-04-08 | 2015-10-15 | Pandata Research Llc | Spectral detection for imaging system including a micromirror array |
| US20170343784A1 (en) * | 2016-05-27 | 2017-11-30 | Verily Life Sciences Llc | Spatial Light Modulator Based Hyperspectral Confocal Microscopes and Methods of Use |
-
2018
- 2018-04-11 CN CN201810336380.4A patent/CN108519152A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030063376A1 (en) * | 2001-09-28 | 2003-04-03 | Olympus Optical Co . , Ltd. | Microscope system |
| CN104204942A (zh) * | 2012-03-14 | 2014-12-10 | 夏普株式会社 | 投影仪 |
| CN104020570A (zh) * | 2013-02-28 | 2014-09-03 | 西门子公司 | 一种集成有投影仪和光谱仪的系统 |
| WO2015156782A1 (en) * | 2014-04-08 | 2015-10-15 | Pandata Research Llc | Spectral detection for imaging system including a micromirror array |
| US20170343784A1 (en) * | 2016-05-27 | 2017-11-30 | Verily Life Sciences Llc | Spatial Light Modulator Based Hyperspectral Confocal Microscopes and Methods of Use |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111562714A (zh) * | 2020-05-22 | 2020-08-21 | 复旦大学 | 一种基于多波长led光源的多光谱调制成像装置 |
| CN114322944A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-04-12 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 同轴折返式导航与光谱一体化光学系统 |
| CN114322944B (zh) * | 2021-12-24 | 2023-09-12 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 同轴折返式导航与光谱一体化光学系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112789495B (zh) | 混合光谱成像仪 | |
| US5926283A (en) | Multi-spectral two dimensional imaging spectrometer | |
| CN104040308B (zh) | 用于光谱分析的光谱仪器和方法以及用于光学相干层析成像的系统 | |
| US7230697B2 (en) | Method and apparatus for multi-mode spectral imaging | |
| CN105974573B (zh) | 一种基于微透镜阵列的光场光谱显微成像方法及系统 | |
| US9239237B2 (en) | Optical alignment apparatus and methodology for a video based metrology tool | |
| US20050274913A1 (en) | Object data input apparatus and object reconstruction apparatus | |
| US11530982B2 (en) | Method and Fourier Transformation spectrometer with double beam interferometer for Single Shot Imaging Fourier Spectroscopy | |
| CN110914634B (zh) | 全息干涉度量的方法及系统 | |
| Li et al. | Lensless LED matrix ptychographic microscope: problems and solutions | |
| CN108519152A (zh) | 一种投影高光谱系统 | |
| Breshike et al. | Active LWIR hyperspectral imaging and algorithms for rapid standoff trace chemical identification | |
| CN112067128A (zh) | 一种高速静态色散成像光谱装置及其使用方法 | |
| US11346719B2 (en) | Fourier-transform hyperspectral imaging system | |
| CN107111146B (zh) | 混合图像-光瞳光学重定格式器 | |
| US20230162354A1 (en) | Artificial intelligence-based hyperspectrally resolved detection of anomalous cells | |
| US5692066A (en) | Method and apparatus for image plane modulation pattern recognition | |
| US20200158597A1 (en) | Optical Analysis System For HOE Quality Appraisal | |
| WO1999021123A1 (en) | Optical filtering device | |
| EP3748317A1 (en) | A method and a device for acquiring spatially-resolved spectral information | |
| CN108981914A (zh) | Offner双路结构成像光谱仪及方法 | |
| CN206725090U (zh) | 一种监测高压线缆结冰情况的成像光谱仪 | |
| CN117109741A (zh) | 棱镜-阶梯镜面调制的光谱视频成像系统 | |
| Dufaud et al. | Experimental characterization of the quality of image reconstruction from a chromotomographic system | |
| Ding | Design and simulation of compressive snapshot multispectral imaging system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180911 |