CN108917928A - 一种360度全景多光谱成像仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供的360度全景多光谱成像仪，包括全景模块、中继镜头、伺服组件、设在伺服组件的环形滤光片阵列、面阵探测器，环形滤光片阵列在伺服组件的带动下围绕光轴进行自转，来自各方向的光束经过全景模块折射后进入中继镜头，再通过旋转的环形滤光片阵列成像到面阵探测器，以完成全景视场的多光谱扫描，通过环形滤光片阵列的旋转，可以使镜头在不动的情况下实现360度全景多光谱成像。

Description

一种360度全景多光谱成像仪

技术领域

本发明涉及多光谱成像领域，特别涉及一种360度全景多光谱成像仪。

背景技术

全景透镜成像是一种新型的光学系统，通过平面圆柱投影原理可以将360度范围内的景物成像到二维平面的全景图像范围内。全景透镜在机器人视觉，内窥镜，以及国防、航空等诸多领域有着广泛的应用前景。

在现实生活中，由于人眼的局限性，在任何一个视点处所看到的空间都只是孤立的某个空间部分，只有获取一个实景的全部局部信息并有机的连接起来，方可形成对周围整个空间的整体认识，这就是全景的概念。简单来说，全景图可以表达完整的周围环境信息，相当于人们从一个固定的视点出发转一圈所看到的四周的场景。全景成像是采用特殊的成像装置获得水平或者垂直方向上全360度的视场。全景成像技术第一时间提供了关于环境和对象的全方位信息，为后续的图像处理和分析赢得了时间。获得超大视场并从大视场中提取目标位置和有用信息一直是视觉研究领域的热点问题，通过采用全景成像技术的机器视觉己经在机器人领域获得了应用。全景视觉在水下及陆上机器人视觉、管道检测、医学内窥检查等非破坏性的检测领域有着重要的意义，在航空、国防、民用、医学等领域有着广泛的应用前景。

多光谱成像技术在国土及海洋调查、大气研究、环境监测以及军事侦察等领域具有广泛的应用。在国土资料普查领域，只有在多光谱分辨率下才能探测到诊断学的光谱特征；在军事领域，多光谱成像可在复杂背景干扰下分辨伪装目标或假目标。因此，多光谱成像技术具有极高的应用价值。

将全景成像和多光谱成像两者优点结合在一起，将具有更为广阔的应用空间，例如：应用于星载大气探测，实现快速大气临边全景多光谱数据采集；应用于军事侦察，实现360度无死角多光谱侦察，第一时间发现目标；应用于航空探测，可同时摄取航迹四周地平线间的广大区域。

发明内容

本发明实施例提供了一种360度全景多光谱成像仪，实现360度全景多光谱成像。

本发明提供的360度全景多光谱成像仪，包括全景模块、中继镜头、伺服组件、设在所述伺服组件的环形滤光片阵列、面阵探测器，所述环形滤光片阵列在所述伺服组件的带动下围绕光轴进行自转，来自各方向的光束经过所述全景模块折射后进入所述中继镜头，再通过旋转的环形滤光片阵列成像到所述面阵探测器，以完成全景视场的多光谱扫描。

可选地，所述环形滤光片阵列沿圆切线方向被划分为多个区域，不同区域镀不同透过率的带通膜。

可选地，所述面阵探测器的采集时序与所述环形滤光片阵列的旋转速度相匹配。

可选地，所述面阵探测器为CCD传感器。

可选地，所述环形滤光片阵列的各个区域的透过光谱中心波长根据需要进行定制。

可选地，所述面阵探测器的成像区域为矩形，所述全景模块将围绕光学系统光轴360度范围的圆柱视面投影到二维平面式的一个环形区域内，所述中继镜头以适当的放大倍率把全景模块的虚像成像到面阵探测器，通过所述环形滤光片阵列对多光谱进行滤光。

可选地，在所述面阵探测器上的成像区域为圆环且分为轴向视场和环形视场。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明提供的360度全景多光谱成像仪，包括全景模块、中继镜头、伺服组件、设在伺服组件的环形滤光片阵列、面阵探测器，环形滤光片阵列在伺服组件的带动下围绕光轴进行自转，来自各方向的光束经过全景模块折射后进入中继镜头，再通过旋转的环形滤光片阵列成像到面阵探测器，以完成全景视场的多光谱扫描，通过环形滤光片阵列的旋转，可以使镜头在不动的情况下实现360度全景多光谱成像。

附图说明

图1是本发明实施例中提供的360度全景多光谱成像仪的结构示意图；

图2是本发明实施例中提供的360度全景多光谱成像仪的成像区域的示意图；

图3是本发明实施例中提供的360度全景多光谱成像仪的环形滤光片阵列的光谱变化示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

结合图1所示，本发明提供的360度全景多光谱成像仪，包括全景模块1、中继镜头2、伺服组件(图中未示出)、设在伺服组件的用于进行多光谱滤光的环形滤光片阵列3、以及面阵探测器4，伺服组件可以采用电机实现，所述环形滤光片阵列3在所述伺服组件的带动下围绕光轴进行自转，来自各方向的光束经过所述全景模块1折射后进入所述中继镜头2，再通过旋转的环形滤光片阵列3成像到所述面阵探测器4，面阵探测器4的采集时序与所述环形滤光片阵列3的旋转速度相匹配，完成全景视场的多光谱扫描。

全景模块1采用全景相机来实现，本实施例中的全景相机采用连续旋转的折叠光学系统的扫描相机，通过旋转将围绕光轴360度范围的圆柱视面即各方向的光束投影到二维平面式的环形区域内，再通过中继镜头2以适当的放大倍率把全景模块1的虚像成像在面阵探测器4上。

中继镜头2也称为增距镜，可以将提高放大倍数，缩短器件之间的距离，精确的模拟不同距离，满足各种高像素的要求。

本实施例中，面阵探测器4为CCD传感器，还可以采用红外焦平面阵列，本领域普通技术人员可以灵活选择，对此不做限定。

如图2所示，面阵探测器4的成像区域为矩形，所述全景模块1将围绕光学系统光轴360度范围的圆柱视面投影到二维平面式的一个环形区域内，所述中继镜头2以适当的放大倍率把全景模块的虚像成像到面阵探测器，通过所述环形滤光片阵列3对多光谱进行滤光。

如图2所示，在面阵探测器4上的成像区域为圆环且分为轴向视场和360度环形视场。

结合图3所示，环形滤光片阵列3可以对多光谱进行滤光，环形滤光片阵列3沿圆切线方向被划分为多个区域，不同区域镀不同透过率的带通膜，带通膜即带通滤光膜，各个位置的透过光谱中心波长根据实际需要进行定制，如λ1、λ2、λ3、……λn-1、λn、λn+1，在进行成像时，环形滤光片阵列3在伺服组件的带动下绕着光轴进行自转，环形滤光片阵列的尺寸正好能够覆盖探测器成像区域，由于滤光片是环形，易于旋转控制。

环形滤光片阵列可以采用利用二维金属光栅的导模共振原理，通过调节光栅周期实现不同波长的选择。导模共振是指当亚波长光栅的高衍射级次与光栅波导或者临近光栅结构波导层的导模位相匹配时发生共振，发生共振的导模由于光栅的周期调制转化为泄漏模式发生反射或者透射。共振模式主要取决于光栅的周期结构，因此在定制时，可以通过调节光栅周期可以实现不同波长的选择。

本发明提供的360度全景多光谱成像仪，包括全景模块、中继镜头、伺服组件、设在伺服组件的环形滤光片阵列、面阵探测器，环形滤光片阵列在伺服组件的带动下围绕光轴进行自转，来自各方向的光束经过全景模块折射后进入中继镜头，再通过旋转的环形滤光片阵列成像到面阵探测器，以完成全景视场的多光谱扫描，通过环形滤光片阵列的旋转，可以使镜头在不动的情况下实现360度全景多光谱成像。

以上对本发明所提供的一种360度全景多光谱成像仪进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种360度全景多光谱成像仪，其特征在于，包括全景模块、中继镜头、伺服组件、设在所述伺服组件的用于进行多光谱滤光的环形滤光片阵列、面阵探测器，所述环形滤光片阵列在所述伺服组件的带动下围绕光轴进行自转，来自各方向的光束经过所述全景模块折射后进入所述中继镜头，再通过旋转的环形滤光片阵列成像到所述面阵探测器，以完成全景视场的多光谱扫描。

2.根据权利要求1所述的360度全景多光谱成像仪，其特征在于，所述环形滤光片阵列沿圆切线方向被划分为多个区域，不同区域镀不同透过率的带通膜。

3.根据权利要求1所述的360度全景多光谱成像仪，其特征在于，所述面阵探测器的采集时序与所述环形滤光片阵列的旋转速度相匹配。

4.根据权利要求1所述的360度全景多光谱成像仪，其特征在于，所述面阵探测器为CCD传感器。

5.根据权利要求2所述的360度全景多光谱成像仪，其特征在于，所述面阵探测器的成像区域为矩形，所述全景模块将围绕光学系统光轴360度范围的圆柱视面投影到二维平面式的一个环形区域内，所述中继镜头以适当的放大倍率把全景模块的虚像成像到面阵探测器，通过所述环形滤光片阵列对多光谱进行滤光。

6.根据权利要求5所述的360度全景多光谱成像仪，其特征在于，在所述面阵探测器上的成像区域为圆环且分为轴向视场和环形视场。

7.根据权利要求2所述的360度全景多光谱成像仪，其特征在于，所述环形滤光片阵列的各个区域的透过光谱中心波长根据需要进行定制。