CN109141635B - 一种成像光谱仪及其高光谱成像方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种成像光谱仪及其高光谱成像方法，该成像光谱仪包括色散器件、光学准直器件和阵列式探测芯片；色散器件用于令入射光之间发生干涉效应，使得不同频率相同强度的入射光经过色散器件的相同部位后透射出不同的相干光强，且相同频率相同强度的入射光经过色散器件的不同部位所产生的相干光强也不同；光学准直器件用于滤除传输方向各异的散射光，并使得色散器件的不同部位透射出的相干光通过光学准直器件后入射到阵列式探测芯片对应区域内不同的光探测像素元。该装置可实现较高的频谱分辨率或空间分辨率，通过选择合适的波长转换光学材料或阵列式探测芯片使得成像光谱仪的频谱测量范围较宽。
Description
技术领域
本发明涉及一种能实时获得空间维和光谱维丰富信息的成像光谱仪及其高光谱成像方法，涉及遥感与成像技术领域。
背景技术
传统的光学成像技术是利用物质的形态特征来区分它们，而这种技术并不总是高效率的。例如，对海水中叶绿素浓度的测量单靠形态学的特征，其测量精度往往是很低的。然而，若利用物质光谱特征法来进行解决，便可得到人们极其满意的结果。为此，人们提出了高光谱成像探测技术，它不同于传统的单一宽波段成像技术，它将成像技术和光谱测量技术结合在一起，获取的信息不仅包括二维空间信息，还包含随波长分布的光谱辐射信息，形成所谓的“数据立方体”。由于绝大多数物质都有其独特的辐射、反射或吸收光谱特征，因此根据阵列探测器上探测到的目标物光谱分布特征，可以准确地分辨像素所对应的目标成分。它在军事上可用于识别各种伪装目标，探测大规模杀伤性武器的释放，调查武器生产、海军作战、打击效果评价、检测我军战略武器、基地的伪装效果、改进和发展我国的伪装技术。民用领域可应用于农作物长势和产量评估、作物类别调查和病虫害监测、林业遥感、海洋资源普查、水色水质变化、叶绿素和浮游生物含量分析、海岸带和海洋生态变化及海洋污染监测、地质资源调查、环境监测、洪涝、干旱、冰雹、林火和地震等多种灾害监测与灾情评估。国外的高光谱成像仪除了美国 Mightsat Ⅱ采用干涉分光方式外，其他大部分采用offner光栅分光方式实现光谱分光。但光栅体积较大，成本较高，因此研究适合需要的小型化、低成本、实时测量的光谱成像仪器和相关探测方法具有重要意义，是成像光谱探测技术的一个重要研究趋势。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提出一种小型化、低成本、实时测量的成像光谱仪及其高光谱成像方法。
本发明的目的将通过以下技术方案得以实现：一种成像光谱仪，包括色散器件、光学准直器件、阵列式探测芯片，以及与所述阵列式探测芯片电性连接的数据计算与分析系统；所述色散器件、光学准直器件、阵列式探测芯片沿光路入射方向依次设置，所述色散器件用于令入射光之间发生干涉效应，使得不同频率相同强度的入射光经过色散器件的相同部位后透射出不同的相干光强，且相同频率相同强度的入射光经过色散器件的不同部位所产生的相干光强也不同；所述阵列式探测芯片包括一系列具有相同频谱响应的光探测像素元；所述光学准直器件用于滤除传输方向各异的散射光，并使得色散器件的不同部位透射出的相干光通过光学准直器件后入射到阵列式探测芯片对应区域内不同的光探测像素元。
优选地，在所述色散器件前还设置有一光学组件，待测光谱成像区域位于光学组件的前方，所述光学组件用于使得待测光谱成像区域不同子单元区域发出的光射到色散器件的不同部位。
优选地，所述光学组件包括第一凸透镜、第一小孔光阑和第二凸透镜，所述第一小孔光阑间隙设置于第一凸透镜和第二凸透镜之间的共同焦点处。
优选地，所述成像光谱仪还包括设置于所述色散器件之前或之后的光波长转换部件，所述光波长转换部件包括波长转换层，所述波长转换层中包含至少一种波长转换光学材料；所述波长转换光学材料的部分或全部吸收光谱超出所述阵列式探测芯片的探测范围，发射光谱全部在所述阵列式探测芯片的探测范围内。
优选地，所述波长转换材料为上转换发光材料、下转换发光材料及一切具有吸收一种波长的光发射另一种波长的特性的材料，或这些材料的组合。
优选地，所述光学准直器件包括第三凸透镜、第二小孔光阑和第四凸透镜，所述第二小孔光阑间隙设置于第三凸透镜和第四凸透镜之间的共同焦点处。
优选地，所述色散器件包括透明基底，所述透明基底的至少一个表面上固着有至少一层透明涂层，所述透明涂层中包含有一组尺寸或形状不均匀分布的气泡；或所述色散器件包括透明基底，所述透明基底的至少一个表面上固着有至少一层纳米粒子涂层，所述纳米粒子涂层由一组纳米至微米尺度的透明粒子构成，且透明粒子的尺寸或形状的分布不均匀；或所述色散器件包括透明基底，所述透明基底的至少一个表面粗糙不平整，所述粗糙不平整的表面由一组大小不同的纳米或微米尺度的台阶或者凹坑构成，且大小不同的台阶或者凹坑的分布不均匀。
本发明还揭示了一种成像光谱仪的高光谱成像方法，该方法包括以下步骤：
S1：将待测光谱成像区域分成m个子单元区域，m为整数，因为m数目一般较大，每个子单元区域所发出的光强度视为均匀，光谱曲线也相同，其中第k个子单元区域发出的光射到色散元件不同部位后，再经过光波长转换部件、光学准直器件，被阵列式探测芯片对应位置的n个光探测像素元所探测，所探测到的光强值，记为I 1 , I 2 ,…I n ，n 为整数；
S2：将所述成像光谱仪所能探测的频率范围等分为n个频宽为Δf的频率段，各频率段的中心频率为f 1 , f 2 ,…f n ；成像光谱仪所能探测的频率范围按照以下方法确定：从光波长转换部件所包含的所有波长转换光学材料的吸收光谱以及阵列式探测芯片所能探测的频率范围中选出频率最大值和频率最小值，所述频率最大值和频率最小值之间的频率范围即为所述成像光谱仪所能探测的频率范围；
S3：通过求解以下矩阵方程，得到第k个子单元区域发出的光中各中心频率为f 1 , f 2 ,…f n 的频段的光分量的强度I(f 1), I(f 2), … I(f n):
校准矩阵H中各单元H ij(i＝1,2…n)(j＝1,2…n)为均匀的中心频率为f j 的窄带校准光在经过与不经过所述色散器件的情况下，所述阵列式探测芯片对应位置的n个像素元中第i个像素元所探测到的光强度比值，通过实验预先测得；
S4：对I(f 1), I(f 2), … I(f n)进行线性拟合，并经光谱定标，得到第k个子单元区域入射光的光谱，分别取k＝1,2…m多次重复以上步骤，通过分别求解上述矩阵方程，即可分别得到待测光谱成像区域各个子单元区域的光谱，在得到空间维的光谱信息后，通过将所得结果进行计算和处理，即可得到待测区域所发各频率光的像。
优选地，在所述S1步骤中，k是1至m之间的整数，k必须从1一直取到m才可对待测区域内的每个区域进行成像。
优选地，在所述S3步骤中的矩阵方程可通过凸优化算法、正则化算法、遗传算法、交叉方向乘子法、模拟退火算法中的其中一种进行求解；在凸优化算法、正则化算法、遗传算法、交叉方向乘子法、模拟退火算法的基础上加入光滑系数项，使得所述S4步骤中拟合得到的光谱曲线更加平顺光滑。
相比现有技术，本发明技术方案的优点主要体现在：该装置克服了传统成像光谱仪体积较大，成本较高等缺点，提出了小型化、低成本、实时测量的光谱成像仪器及相关探测方法；可实现较高的频谱分辨率或空间分辨率；可通过选择合适的波长转换光学材料，或选择合适的阵列式探测芯片，使得成像光谱仪的频谱测量范围较宽。
附图说明
图1为本发明的一种成像光谱仪的结构原理示意图。
图2为待测区域发出的光经过色散器件不同部位示意图。
图3为待测区域第k个子单元区域所发光谱在成像光谱仪所能探测的频率范围内的频率划分示意图; 其中，横坐标表示频率，纵坐标是光谱强度; 用微积分的方法把成像光谱仪所能探测的频率范围划分成n等份，每一份取其中心频率，每一份的频宽为△f, f j 是其中任意一个小矩形的中心频率，它的幅值为I(f j)。
附图说明：10为待测光谱成像区域，1为待测区域第1个子单元区域所发光，2为待测区域第2个子单元区域所发光，3为待测区域第3个子单元区域所发光，999为待测区域第m个子单元区域所发光，20为光学组件，201为第一凸透镜，202为第一小孔光阑，203为第二凸透镜，30为色散器件，40为光学准直器件4，401为第三凸透镜，402为第二小孔光阑，403为第四凸透镜，50为阵列式探测芯片，7为射到色散器件表面不同部位的入射光，9为光波长转换部件，21为阵列式探测芯片第1个像素元区域，22为阵列式探测芯片第2个像素元区域，23为阵列式探测芯片第3个像素元区域，99为阵列式探测芯片第m个像素元区域。
具体实施方式
本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
本发明揭示了一种成像光谱仪，如图1所示，该成像光谱仪包括色散器件30、光学准直器件40、阵列式探测芯片50，以及与所述阵列式探测芯片电性连接的数据计算与分析系统；所述色散器件30、光学准直器件40、阵列式探测芯片50沿光路入射方向依次设置。所述色散器件30用于令入射光之间发生干涉效应，使得不同频率相同强度的入射光经过色散器件的相同部位后透射出不同的相干光强，且相同频率相同强度的入射光经过色散器件的不同部位所产生的相干光强也不同；所述阵列式探测芯片50包括一系列具有相同频谱响应的光探测像素元，所述阵列式探测芯片为CCD或CMOS，在本技术方案中，阵列式探测芯片优选为CCD。所述光学准直器件40用于滤除传输方向各异的散射光，并使得色散器件的不同部位透射出的相干光通过光学准直器件后入射到阵列式探测芯片对应区域内不同的光探测像素元。
如图1所示，在所述色散器件30前还设置有一光学组件20，所述光学组件20用于使得待测光谱成像区域不同子单元区域发出的光射到色散器件的不同部位。在本技术方案中，所述光学组件20优选为包括第一凸透镜201、第一小孔光阑202、第二凸透镜203，所述第一小孔光阑202间隙设置于第一凸透镜201和第二凸透镜203之间的共同焦点处。所述光学组件还可为其它结构，在本技术方案中不对该光学组件的具体结构做限定，只要能够使得待测光谱成像区域不同子单元区域发出的光射到色散器件的不同部位即可。
所述成像光谱仪还包括设置于所述色散器件之前或之后的光波长转换部件9，所述光波长转换部件包括波长转换层，所述波长转换层中包含至少一种波长转换光学材料；所述波长转换光学材料的部分或全部吸收光谱超出所述阵列式探测芯片的探测范围，发射光谱全部在所述阵列式探测芯片的探测范围内。所述波长转换材料为上转换发光材料、下转换发光材料及一切具有吸收一种波长的光发射另一种波长的特性的材料，或这些材料的组合。
所述光学准直器件40包括第三凸透镜401、第二小孔光阑402和第四凸透镜403，所述第二小孔光阑402间隙设置于第三凸透镜401和第四凸透镜403之间的共同焦点处。该光学准直器件可以滤除传输方向各异的散射光，并使得色散器件的不同部位透射出的相干光通过光学准直器件后入射到其后CCD对应区域内各个光探测像素元。
本发明中，色散器件的作用在于使得不同频率相同强度的入射光经过色散器件的相同部位后透射出不同的相干光强，且相同频率相同强度的入射光经过分光器件的不同部位所产生的相干光强也不同，从而可使其后的阵列式探测芯片中的各像素元探测到不同的光强，这样就可通过将阵列式探测芯片某一区域（21或22或23或…99）内的像素元所测数据代入到矩阵方程的增广矩阵中，并通过事先测得的系数矩阵数据，经求解矩阵方程从而复原出目标区域内其中一个子单元区域的光谱，然后通过将CCD不同区域内（21，22，23，…99）像素元的数据分别代入到不同的矩阵方程，接着求解这一系列矩阵方程，就可以得到整个目标区域不同单元所出光谱。
本发明所使用的色散器件可采用现有或将有的结构，只要不同频率相同强度的入射光经过色散器件的相同部位后透射出不同的相干光强，且相同频率相同强度的入射光经过分光器件的不同部位所产生的相干光强也不同即可。下面列举几种优选方案：
第一种方案：
所述色散器件包括透明基底，所述透明基底的至少一个表面上固着有至少一层透明涂层，所述透明涂层中包含有一组尺寸或形状不均匀分布的气泡。
采用该色散器件时，入射光穿过气泡涂层中大小不等的各个气泡及其不同部位时会发生不同程度的干涉，由于气泡大小形状各异，出射光之间的相位差各不相同，干涉光强也不同。由于干涉效应，当入射光通过气泡涂层后，最终探测阵列芯片中不同的像素元将采集到大小不等的光强。
该色散器件可采用成熟工艺制备得到，例如，其中一种方法是：将氦气、氖气、氩气、氪气或是氙气等惰性气体连续注入到聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）及其衍生物或者聚苯乙烯（PS）或者聚碳酸酯（PC）等聚合物熔体中，并通过超声波将惰性气体气泡进行细化，待聚合物熔体中气泡含量和分布趋近于稳定后，将其涂覆在透明基底表面上，然后降温使聚合物熔体凝固为聚合物涂层，这样，就会在聚合物涂层中产生分布不均，大小不一的气泡。第二种方法是：在一定温度下，将PMMA、PS 或PC等聚合物溶解到有机溶剂中（例如四氢呋喃、丙酮、甲苯等），得到PMMA、PS 或PC等聚合物的溶液，然后将其旋涂在透明基底上，并缓慢降温至室温，在降温的过程中，溶剂的挥发导致在所形成的聚合物涂层中产生形状各异的气孔。
第二种方案：
所述色散器件包括透明基底，所述透明基底的至少一个表面上固着有至少一层纳米粒子涂层，所述纳米粒子涂层由一组纳米至微米尺度的透明粒子构成，且透明粒子的尺寸或形状的分布不均匀。
采用该色散器件时，入射光穿过纳米粒子涂层中大小不等的各个纳米粒子及其不同部位时会发生不同程度的干涉，由于纳米粒子大小形状各异，出射光之间的相位差各不相同，干涉光强也不同，如图2所示。由于干涉效应，当入射光通过纳米粒子涂层后，最终探测阵列芯片中不同的像素元将采集到大小不等的光强。
该色散器件可采用成熟工艺制备得到，例如，纳米粒子涂层中的透明粒子采用二氧化硅（SiO2），通过正硅酸乙酯水解缩合方法制成包含不同大小的纳米至微米尺度的二氧化硅粒子的混合悬浊液，具体方法如下：在常温下将一定量的乙醇、水和氨水加入到反应瓶中；十分钟后，在搅拌下加入一定体积的正硅酸乙酯（TEOS）并继续搅拌，加入后立即可看到乳液变为乳白色；反应3-24 小时后，就可以得到具有相同大小的二氧化硅纳米粒子的悬浊液，离心分离备用。通过调整该方法中的各组分比例和温度就可以分别得到大小不一的二氧化硅纳米粒子的悬浊液。将这些悬浊液混合后就可以得到不同大小的二氧化硅纳米粒子的混合悬浊液。得到含有不同大小纳米粒子的混合悬浊液后，即可通过静电自组装方法使所述混合悬浊液中的纳米粒子沉积于基底表面，形成纳米粒子涂层。静电自组装的方法需要在基底表面制作聚电解质层，其作用是使得上述纳米粒子可以通过浸涂而沉积在基底之上。基底采用透明材料，例如二氧化硅（SiO2）、PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）等，但如果使用PMMA等聚合物材料作基底，需要做亲水处理，即用包含亲水基团的偶联剂处理PMMA 的表面。PMMA可用旋涂的方法制成。所述聚电解质可采用聚苯乙烯磺酸钠(PSS) 和聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)。
聚电解质层的具体制作方法如下：将基底进行化学清洗，并用蒸馏水洗涤和惰性气体吹干；将该基底浸入特定浓度的聚二烯丙基二甲基氯化铵水溶液中2 至10 分钟，基底表面沉积一层聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层，再用蒸馏水洗去物理吸附的杂质并用惰性气体吹干；然后再浸入特定浓度的聚苯乙烯磺酸钠2 至10 分钟，用以在上述涂层上再沉积一层聚苯乙烯磺酸钠；重复上述过程直至得到约5 至20 层的上述两种聚电解质的双层，并使最后一层为聚二烯丙基二甲基氯化铵。上述聚电解质层制作好后将具有聚电解质层的基底放入制备好的含有不同大小纳米粒子的混合悬浊液中2 至10 分钟，不同大小的纳米粒子通过与聚电解质相互作用而沉积在基底表面，经蒸馏水洗涤和惰性气体吹干后可制备得到具有一层二氧化硅纳米粒子涂层的基底薄片。重复上述过程利用静电自组装的方法使聚电解质分子与二氧化硅纳米粒子交替沉积，即可制备多层纳米粒子涂层。
第三种方案：
所述色散器件包括透明基底，所述透明基底的至少一个表面粗糙不平整，所述粗糙不平整的表面由一组大小不同的纳米或微米尺度的台阶或者凹坑构成，且台阶或者凹坑的分布不均匀。
采用该色散器件时，入射光穿过粗糙不平整表面中大小不等的各个台阶或者凹坑及其不同部位时会发生不同程度的干涉，由于台阶或者凹坑高度或深度各异，出射光之间的相位差各不相同，干涉光强也不同。由于干涉效应，当入射光通过纳米粒子涂层后，最终探测阵列芯片中不同的像素元将采集到大小不等的光强。
该色散器件可采用成熟工艺制备得到，例如，基底采用普通玻璃，通过对普通玻璃进行清洗、烘干，然后将其一个表面用氢氟酸和氟化铵的磨砂溶液进行侵蚀，当玻璃表面受到氢氟酸的作用后，玻璃中的主要成分如二氧化硅、氧化钙、氧化钠等氧化物则形成氟化物进入磨砂溶液中，磨砂溶液中的氟化铵又能促使氟硅酸钙砂的生成，由于氢氟酸对玻璃表面不同位置的腐蚀程度及反应形成砂砾的大小和分布具有随机性，使玻璃表面变成凹凸不平的粗糙面，之后再进行清洗、烘干即可。另一种方法是：对普通玻璃进行清洗、烘干，然后通过气泵或喷枪将石英砂或者金刚砂非常快速的喷射玻璃的一个表面，玻璃在遇到石英砂或者金刚砂的高速撞击后形成诸多大小不同的细微的凹凸表面，之后再进行清洗、烘干即可。
本发明所采用的光波长转换部件包括波长转换层，所述波长转换层中包含至少一种波长转换光学材料；所述波长转换光学材料的部分或全部吸收光谱超出所述阵列式探测芯片CCD的探测范围，而其发射光谱全部在所述阵列式探测芯片CCD的探测范围内。
本发明所使用的波长转换材料，可以是上转换发光材料、下转换发光材料等一切具有吸收一种波长的光发射另一种波长的特性的材料，或这些材料的组合。斯托克斯定律认为某些材料可以受到高能量的光激发，发出低能量的光，换句话说，即就是波长短的频率高的激发出波长长的频率低的光，比如紫外线激发发出可见光，这样的材料就是下转换发光材料。相反，有些材料可以实现与上述定律正好相反的发光效果，于是我们称其为反斯托克斯发光，又称上转换发光，这样的材料称为上转换发光材料。
本发明所采用的光波长转换部件设置于色散器件之前或之后均可实现光谱测量范围的拓展，但考虑到多数现有波长转换发光材料的发射光谱较窄，为了使得光经过色散器件后，不同频率的光在阵型式探测芯片表面的光强分布差异更加显著，从而有利于通过求解矩阵方程的方法复原出光谱，本发明优选将光波长转换部件设置于分光器件之后，即位于色散器件与阵列式探测芯片之间。
本发明宽频光谱仪中的波长转换光学材料可采用现有或将有的各种上转换或下转换材料，只要满足部分或全部吸收光谱超出所述阵列式探测芯片的探测范围，而发射光谱全部在所述阵列式探测芯片的探测范围内，则均可有效扩展光谱仪的测量范围。比如可采用一种下转换光学材料(MOF)Eu3(MFDA)4(NO3)(DMF)3 (H2MFDA = 9,9-dimethylfluorene-2,7-dicarboxylic acid) [Xinhui Zhou et al, A microporousluminescent europium metal–organic framework for nitro explosive sensing,Dalton Trans., 2013, 42, 5718-5723]，其吸收光谱范围大约是在250nm～450nm，发射光谱范围大约是在590 nm～640 nm，假如阵列式探测芯片采用型号为SONY-ICX285AL的CCD芯片，它的探测波段大约是400 nm ～1000 nm。所以采用上述下转换光学材料制成的光波长转换部件，可使得成像光谱仪的波长探测范围扩展约至250 nm～1000 nm，比探测阵列芯片本身的探测波长范围更宽。
亦可采用上转换光学材料制成光波长转换部件，比如采用龙彩科技（HCP）生产的型号为HCP-IR-1201中红外显示卡， 该中红外显示卡使用上转换发光材料制成，0.3 mW的红外光照射即可激发出可见光，有效光激发波段主要在700 nm～10600 nm，发光强度与激发功率呈正比增长关系。假如阵列式探测芯片采用型号为SONY-ICX285AL的CCD芯片，它的探测波段大约是400 nm ～1000 nm，所以采用上述中红外显示卡作为光波长转换部件，可使得成像光谱仪的波长探测范围扩展约至400 nm～10600 nm，比探测阵列芯片本身的探测波长范围更宽。
本发明中光波长转换部件不是必需器件，当成像光谱仪没有采用光波长转换器件时，该成像光谱仪的波长探测范围即为所采用的阵列式探测芯片的波长响应范围。采用光波长转换部件的目的仅仅是为了拓展成像光谱仪的波长探测范围，但没有光波长转换部件也同样可以进行高光谱成像。
图3为待测区域第k个子单元区域所发光谱的频率划分示意图其中，横坐标表示频率，纵坐标是光谱强度；用微积分的方法把待测区域第k个子单元区域所发光谱按照频率划分成n等份，每一份取其中心频率，每一份的频宽为△f, f j 是其中任意一个小矩形的中心频率，它的幅值为I(f j)。
所述待测光谱成像区域包括m个子单元区域，在本技术方案中，m为整数，m的取值范围可以成千上万，本技术方案中不对光束的个数做具体限定，各个子单元区域发出光束1、光束2、光束3…光束999，所述光束通过光学组件后垂直投射至色散器件表面各个部位。
所述阵列式探测芯片50包括m个像素元区域，在本技术方案中，m为整数，m的取值范围可以成千上万，本技术方案中不对像素元区域的个数做具体限定，像素元区域21、像素元区域22、像素元区域23…像素元区域99，每个像素元区域里像素元个数至少n个。
所述色散器件之前或之后设置有一光波长转换部件，从色散器件透射出的各个相干光束经过一个光波长转换部件后，再通过一个光学准直器件分别射到其后阵列式探测芯片的像素元区域21、像素元区域22、像素元区域23…像素元区域99。
待测光谱成像区域10的各个子单元区域发出光束1、光束2、光束3…光束999，这些光束通过一组光学元件后垂直投射至色散器件8表面各个部位。色散器件可令入射光之间发生干涉效应，从色散器件8透射出的各个相干光束经过一个光波长转换部件9后，再通过一个光学准直器件分别射到其后阵列式探测芯片13的像素元区域21、像素元区域22、像素元区域23…像素元区域99。
本发明还揭示了一种成像光谱仪的高光谱成像方法，该方法包括以下步骤：
步骤S1：将待测光谱成像区域分成m个子单元区域，m为整数，因为m数目一般较大，每个子单元区域所发出的光强度视为均匀，光谱曲线也相同，其中第k个子单元区域发出的光射到色散元件不同部位后，再经过光波长转换部件（可省略）、光学准直器件，被阵列式探测芯片对应位置的n个光探测像素元所探测，所探测到的光强值，记为I 1 , I 2 ,…I n ，n 为整数；k是1至m之间整数，k必须从1一直取到m才可对待测区域内的每个区域进行成像。
步骤S2：将所述成像光谱仪所能探测的频率范围等分为n个频宽为Δf的频率段，如图3所示，各频率段的中心频率为f 1 , f 2 ,…f n 。
成像光谱仪所能探测的频率范围按照以下方法确定：从光波长转换部件所包含的所有波长转换光学材料的吸收光谱以及阵列式探测芯片所能探测的频率范围中选出频率最大值和频率最小值，所述频率最大值和频率最小值之间的频率范围即为所述成像光谱仪所能探测的频率范围；
步骤S3：通过凸优化算法、正则化算法、遗传算法、交叉方向乘子法、模拟退火算法等数学优化算法的其中一种或其改进方法求解以下矩阵方程，得到第k个子单元区域发出的光中各中心频率为f 1 , f 2 ,…f n 的频段的光分量的强度I(f 1), I(f 2), … I(f n):
校准矩阵H中各单元H ij(i＝1,2…n)(j＝1,2…n)为均匀的中心频率为f j 的窄带校准光在经过与不经过所述色散器件的情况下，所述阵列式探测芯片对应位置的n个像素元中第i个像素元所探测到的光强度比值，通过实验预先测得；
步骤S4：对I(f 1), I(f 2), … I(f n)进行线性拟合，并经光谱定标，得到第k个子单元区域入射光的光谱，分别取k＝1,2…m多次重复以上步骤，通过分别求解上述矩阵方程，即可分别得到待测光谱成像区域各个子单元区域的光谱，在得到空间维的光谱信息后，通过将所得结果进行计算和处理，即可得到待测区域所发各频率光的像。
上述矩阵方程可通过凸优化算法、正则化算法、遗传算法、交叉方向乘子法、模拟退火算法等数学优化算法中的其中一种进行求解，也可以对现有数学优化方法进行进一步改进，使其更适合本发明中的应用，比如在现有算法中加入光滑系数等优化项，使得步骤4中拟合得到的光谱线更加平顺光滑。
本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种能实时获得空间维和光谱维丰富信息的成像光谱仪，其特征在于：包括光学组件(20)、色散器件(30)、光波长转换部件(9)、光学准直器件(40)、阵列式探测芯片(50)，以及与所述阵列式探测芯片电性连接的数据计算与分析系统；所述光学组件(20)、色散器件(30)、光波长转换部件(9)、光学准直器件(40)、阵列式探测芯片(50)沿光路入射方向依次设置；采用高光谱成像方法实现实时高光谱成像；所述光学组件(20)用于使得待测光谱成像区域不同子单元区域发出的光射到色散器件的不同部位；所述色散器件(30)用于令入射光之间发生干涉效应，使得不同频率相同强度的入射光经过色散器件的相同部位后透射出不同的相干光强，且相同频率相同强度的入射光经过色散器件的不同部位所产生的相干光强也不同；所述阵列式探测芯片(50)包括一系列具有相同频谱响应的光探测像素元；所述光学准直器件(40)用于滤除传输方向各异的散射光，并使得色散器件的不同部位透射出的相干光通过光学准直器件后分别入射到阵列式探测芯片对应区域内不同的光探测像素元；所述光波长转换部件(9)包括波长转换层，所述波长转换层中包含至少一种波长转换光学材料；所述波长转换光学材料的部分或全部吸收光谱超出所述阵列式探测芯片的探测范围，发射光谱全部在所述阵列式探测芯片的探测范围内；所述高光谱成像方法包括以下步骤：
S1:将待测光谱成像区域分成m个子单元区域，m为整数，因为m数目一般较大，每个子单元区域所发出的光强度视为均匀，光谱曲线也相同，其中第k个子单元区域发出的光射到色散元件不同部位后，再经过光波长转换部件、光学准直器件，被阵列式探测芯片对应区域内的n个光探测像素元所探测，所探测到的光强值，记为I1,I2,…In，n为整数；
S2:将所述成像光谱仪所能探测的频率范围等分为n个频宽为Δf的频率段，各频率段的中心频率为f1,f2,…fn；成像光谱仪所能探测的频率范围按照以下方法确定:从光波长转换部件所包含的所有波长转换光学材料的吸收光谱以及阵列式探测芯片所能探测的频率范围中选出频率最大值和频率最小值，所述频率最大值和频率最小值之间的频率范围即为所述成像光谱仪所能探测的频率范围；
S3：通过求解以下矩阵方程，得到第k个子单元区域发出的光中各中心频率为f1,f2,…fn的频段的光分量的强度I(f1),I(f2),…I(fn):
其中/>为校准矩阵，
校准矩阵H中各单元Hij(i＝1,2…n)(j＝1,2…n)为中心频率为fj的窄带校准光在经过所述色散器件后所述阵列式探测芯片对应区域内的n个像素元中第i个像素元所探测到的光强度与中心频率为fj的窄带校准光经过所述色散器件之前光强度的比值，通过实验预先测得；
S4:对I(f1),I(f2),…I(fn)进行线性拟合，并经光谱定标，得到第k个子单元区域入射光的光谱；分别取k＝1,2…m多次重复以上步骤，通过分别求解上述矩阵方程，即可分别得到待测光谱成像区域各个子单元区域的光谱，在得到空间维的光谱信息后，通过将所得结果进行计算和处理，即可得到待测区域所发各频率光的像。
2.根据权利要求1所述的一种成像光谱仪，其特征在于：所述光学组件(20)包括第一凸透镜(201)、第一小孔光阑(202)、第二凸透镜(203)，所述第一小孔光阑(202)间隙设置于第一凸透镜(201)和第二凸透镜(203)之间的共同焦点处。
3.根据权利要求1所述的一种成像光谱仪，其特征在于：所述波长转换光学材料为上转换发光材料、下转换发光材料及一切具有吸收一种波长的光发射另一种波长的特性的材料，或这些材料的组合。
4.根据权利要求1所述的一种成像光谱仪，其特征在于：所述光学准直器件(40)包括第三凸透镜(401)、第二小孔光阑(402)和第四凸透镜(403)，所述第二小孔光阑(402)间隙设置于第三凸透镜(401)和第四凸透镜(403)之间的共同焦点处。
5.根据权利要求1所述的一种成像光谱仪，其特征在于：所述色散器件包括透明基底，所述透明基底的至少一个表面上固着有至少一层透明涂层，所述透明涂层中包含有一组尺寸或形状不均匀分布的气泡；或所述色散器件包括透明基底，所述透明基底的至少一个表面上固着有至少一层纳米粒子涂层，所述纳米粒子涂层由一组纳米至微米尺度的透明粒子构成，且透明粒子的尺寸或形状的分布不均匀；或所述色散器件包括透明基底，所述透明基底的至少一个表面粗糙不平整，所述粗糙不平整的表面由一组大小不同的纳米或微米尺度的台阶或者凹坑构成，且大小不同的台阶或者凹坑的分布不均匀。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种成像光谱仪的高光谱成像方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
S1:将待测光谱成像区域分成m个子单元区域，m为整数，因为m数目一般较大，每个子单元区域所发出的光强度视为均匀，光谱曲线也相同，其中第k个子单元区域发出的光射到色散元件不同部位后，再经过光波长转换部件、光学准直器件，被阵列式探测芯片对应区域内的n个光探测像素元所探测，所探测到的光强值，记为I1,I2,…In，n为整数；
S2:将所述成像光谱仪所能探测的频率范围等分为n个频宽为Δf的频率段，各频率段的中心频率为f1,f2,…fn；成像光谱仪所能探测的频率范围按照以下方法确定:从光波长转换部件所包含的所有波长转换光学材料的吸收光谱以及阵列式探测芯片所能探测的频率范围中选出频率最大值和频率最小值，所述频率最大值和频率最小值之间的频率范围即为所述成像光谱仪所能探测的频率范围；
S3：通过求解以下矩阵方程，得到第k个子单元区域发出的光中各中心频率为f1,f2,…fn的频段的光分量的强度I(f1),I(f2),…I(fn):
其中/>为校准矩阵，
校准矩阵H中各单元Hij(i＝1,2…n)(j＝1,2…n)为中心频率为fj的窄带校准光在经过所述色散器件后所述阵列式探测芯片对应区域内的n个像素元中第i个像素元所探测到的光强度与中心频率为fj的窄带校准光经过所述色散器件之前光强度的比值，通过实验预先测得；
S4:对I(f1),I(f2),…I(fn)进行线性拟合，并经光谱定标，得到第k个子单元区域入射光的光谱；
S5：分别取k＝1,2…m多次重复以上步骤，通过分别求解上述矩阵方程，即可分别得到待测光谱成像区域各个子单元区域的光谱，在得到空间维的光谱信息后，通过将所得结果进行计算和处理，即可得到待测区域所发各频率光的像。
7.根据权利要求6所述的一种成像光谱仪的高光谱成像方法，其特征在于：在所述Sl步骤中，k是1至m之间的整数，k必须从1一直取到m才可对待测区域内的每个区域进行成像。
8.根据权利要求6所述的一种成像光谱仪的高光谱成像方法，其特征在于：在所述S3步骤中的矩阵方程可通过凸优化算法、正则化算法、遗传算法、交叉方向乘子法、模拟退火算法中的其中一种进行求解；在凸优化算法、正则化算法、遗传算法、交叉方向乘子法、模拟退火算法的基础上加入光滑系数项，使得所述S4步骤中拟合得到的光谱曲线更加平顺光滑。
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Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103048045A (zh) * | 2012-12-12 | 2013-04-17 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 消谱线弯曲长波红外平面光栅成像光谱系统 |
| CN103196557A (zh) * | 2013-03-21 | 2013-07-10 | 南京邮电大学 | 一种光谱仪 |
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| CN103913229A (zh) * | 2014-04-09 | 2014-07-09 | 辽宁大学 | 编码模板多目标主动成像光谱系统及方法 |
| CN104535184A (zh) * | 2014-12-22 | 2015-04-22 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 棱镜-光栅成像光谱仪的光路结构 |
| CN104704333A (zh) * | 2012-10-05 | 2015-06-10 | 国立大学法人香川大学 | 分光特性测量装置 |
| CN104713646A (zh) * | 2015-02-09 | 2015-06-17 | 南京邮电大学 | 一种宽频光谱仪及其光谱复原方法 |
| CN106706130A (zh) * | 2017-01-19 | 2017-05-24 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种基于立体相位光栅和孔径分割技术的THz光谱成像仪 |
| CN107436194A (zh) * | 2017-06-22 | 2017-12-05 | 北京理工大学 | 一种高光通量实时光谱成像装置 |
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Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104704333A (zh) * | 2012-10-05 | 2015-06-10 | 国立大学法人香川大学 | 分光特性测量装置 |
| CN103048045A (zh) * | 2012-12-12 | 2013-04-17 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 消谱线弯曲长波红外平面光栅成像光谱系统 |
| CN103196557A (zh) * | 2013-03-21 | 2013-07-10 | 南京邮电大学 | 一种光谱仪 |
| CN203216609U (zh) * | 2013-03-21 | 2013-09-25 | 南京邮电大学 | 一种光谱仪 |
| CN103913229A (zh) * | 2014-04-09 | 2014-07-09 | 辽宁大学 | 编码模板多目标主动成像光谱系统及方法 |
| CN104535184A (zh) * | 2014-12-22 | 2015-04-22 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 棱镜-光栅成像光谱仪的光路结构 |
| CN104713646A (zh) * | 2015-02-09 | 2015-06-17 | 南京邮电大学 | 一种宽频光谱仪及其光谱复原方法 |
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| CN107436194A (zh) * | 2017-06-22 | 2017-12-05 | 北京理工大学 | 一种高光通量实时光谱成像装置 |
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