CN109163804A - 多光谱相机、电子设备及多光谱相机的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多光谱相机、电子设备及多光谱相机的制作方法，属于图像设备技术领域。多光谱相机，包括：固定架；设置于所述固定架上的多个相机单元，所述多个相机单元中的每个相机单元的镜头前设置有不同波长的滤光片，多个所述滤光片的波长从第一阈值到第二阈值连续均匀分布。为了使每个相机单元获取单波段图像，在每个相机单元内部安装不同波段的单色滤光片，进而使多个相机单元的滤光片的波长从第一阈值到第二阈值连续均匀分布，从而可以获取不同波段的图像，后期再利于图像匹配技术将这些图像配准到一起，形成一幅具备多波段的多光谱图像，解决了传统多光谱相机面临的成本高、信噪比低、幅宽小和作业效率低的问题。
Description
技术领域
本发明属于图像设备技术领域，具体涉及一种多光谱相机、电子设备及多光谱相机的制作方法。
背景技术
多光谱是在电磁波谱的可见光，近红外，中红外和热红外波段范围内，获取多个非常窄的连续光谱数据的技术。现有多光谱相机基本都是基于单个相机实现，目前利用单相机采集多光谱图像以棱镜分光成像、光栅分光成像、芯片镀膜成像这三种方式为主。本申请研究人在研究本申请的过程中发现：这三类多光谱相机对光学器件精密度要求高、价格都比较高，所采集图像的信噪比通常较低、幅宽较窄。例如，棱镜分光：提供的色散量不大，谱线分开的角度不大，光谱分辨率低，也就是说谱线宽度没有光栅的细。光栅分光：光通过衍射，把光线能量分散了，谱线的亮度会下降，光信号能量低，需要选择高灵敏相机或加强光源。芯片镀膜：光谱灵敏度较低，一般大于10nm，成像光谱两边波段的信噪比低。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于提供一种多光谱相机、电子设备及多光谱相机的制作方法，以有效地改善上述问题。
本发明的实施例是这样实现的：
本发明实施例提供了一种多光谱相机，包括：固定架；设置于所述固定架上的多个相机单元，所述多个相机单元中的每个相机单元的镜头前设置有不同波长的滤光片，多个所述滤光片的波长从第一阈值到第二阈值连续均匀分布。
在本发明可选的实施例中，所述多个所述滤光片的波长从200nm到1500nm连续均匀分布。
在本发明可选的实施例中，所述多个所述滤光片的波长从300nm到1200nm连续均匀分布。
在本发明可选的实施例中，所述多个所述滤光片的波长从400nm到1000nm连续均匀分布。
在本发明可选的实施例中，所述固定架上设置有N＊M个相机容纳槽，每个所述相机容纳槽内均设置有一个所述相机单元。
在本发明可选的实施例中，所述N＊M个相机容纳槽等间距间隔设置。
在本发明可选的实施例中，所述固定架上设置有8＊8个相机容纳槽。
本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：图像处理器和上述的多光谱相机；所述图像处理器与所述多光谱相机中的每个相机单元连接，所述图像处理器用于基于图像匹配算法对每个相机单元采集的图像信息进行图像匹配处理，得到具有多个波段的多光谱图像。
本发明实施例还提供了一种多光谱相机的制作方法，包括：提供多个相机单元，在所述多个相机单元的每个相机单元的镜头前设置滤光片，多个所述滤光片的波长从第一阈值到第二阈值连续均匀分布；将设置有滤光片的所述多个相机单元按阵列式分布设置于一固定架上，构成多光谱相机。
在本发明可选的实施例中，提供多个相机单元，在所述多个相机单元的每个相机单元的镜头前设置滤光片，多个所述滤光片的波长从第一阈值到第二阈值连续均匀分布，包括：提供64个相机单元，在所述64个相机单元的每个相机单元的镜头前设置滤光片，64个所述滤光片的波长从400nm到1000nm连续均匀分布。
本发明实施例提供的多光谱相机，包括：固定架；设置于所述固定架上的多个相机单元，所述多个相机单元中的每个相机单元的镜头前设置有不同波长的滤光片，多个所述滤光片的波长从第一阈值到第二阈值连续均匀分布。为了使每个相机单元获取单波段图像，在每个相机单元内部安装不同波段的单色滤光片，进而使多个相机单元的滤光片的波长从第一阈值到第二阈值连续均匀分布，从而可以获取不同波段的图像，后期再利于图像匹配技术将这些图像配准到一起，形成一幅具备多波段的多光谱图像，解决了传统多光谱相机面临的成本高、信噪比低、幅宽小和作业效率低的问题。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1示出了本发明实施例提供的一种多光谱相机的结构示意图。
图2示出了本发明实施例提供的一种电子设备的结构框图。
图3示出了本发明实施例提供的一种多光谱相机的制作方法的流程图。
图标：100－多光谱相机；110－固定架；120－相机单元；200－电子设备；210－图像处理器。
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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
第一实施例
请参阅图1，本申请实施例提供了一种多光谱相机100，包括：固定架110和设置于所述固定架110上的多个相机单元120。
其中，所述多个相机单元120中的每个相机单元120的镜头前设置有不同波长的滤光片，多个所述滤光片的波长从第一阈值到第二阈值连续均匀分布。即本实施例中，为了使每个相机单元120获取单波段图像，在每个相机单元120内部安装不同波段的单色滤光片，进而可以获取不同波段的图像，后期再利于图像匹配技术将这些图像配准到一起，形成一幅具备多波段的多光谱图像，解决了传统多光谱相机面临的成本高、信噪比低、幅宽小和作业效率低的问题。
其中，需要说明的是，本申请的每个相机单元120的CDD上不镀膜，直接在相机单元120内部的镜头前安装单色滤光片，简化了操作工艺流程，节约了制作成本。
其中，需要说明的是，安装在每个相机单元120内部的滤光片的波长范围不同，即允许光谱通过的波长也不同，进而可以获取不同波段的图像。
其中，每个滤光片对应一个波段，多个所述滤光片的波长从第一阈值到第二阈值连续均匀分布。其中，作为一种可选的实施方式，所述多个所述滤光片的波长从200nm到1500nm连续均匀分布。其中，作为又一种可选的实施方式，所述多个所述滤光片的波长从300nm到1200nm连续均匀分布。作为又一种可选的实施方式，所述多个所述滤光片的波长从400nm到1000nm连续均匀分布。例如，有64个滤波片，这64个滤光片的波长从400nm到1000nm连续均匀分布。其中，需要说明的是，每个滤光片所对应的波段呈高斯分布，该波段中对应有一个最大值，例如，400nm的滤光片是指透光性最大值在400nm的滤光片，也就是说，该400nm的滤光片除了允许400nm光谱通过，还可以允许位于400nm左右的光谱通过，例如，395－405nm的光谱通过。
其中，需要说明的是，上述的第一阈值和/或第二阈值除了上述示意的外，还可以是其他数值，例如，第一阈值可以是200－1000内的任一数值，如220、250、280、320、350、380等。第二阈值可以是400－1500内的任一数值，如880、1100、1280、1320、1350、1380等，此外，第一阈值和/或第二阈值还可以是其余的数值只要保证第一阈值小于第二阈值即可。
所述固定架110用于安装每个相机单元120，作为一种可选的实施方式，多个相机单元120在设置于固定架110上时，采用阵列式的方式设置，进而构成阵列式多光谱相机100。
作为一种可选的实施方式，所述固定架110上设置有N＊M个相机容纳槽，每个所述相机容纳槽内均设置有一个所述相机单元120，进而呈现一种阵列式的排布方式。可选地，所述N＊M个相机容纳槽等间距间隔设置。可以理解的是，各个相机容纳槽也可以不等间距间隔设置。其中，N为大于1的正整数，M为大于1的正整数。
该阵列式相机可以是N＊M的相机单元120构成。例如，6＊6，5＊6，6＊5，6＊7，6＊8，8＊6，8＊8等各种阵列。其中，需要说明的是，不能将上述示意的例子理解成是对本发明的限制。其中，N为大于等于1的任意整数，M为大于等于1的任意整数。
其中，需要说明的是，该固定架110的形状有多种，不能将本申请示意的长方形理解成是对本申请的限制。
其中，需要说明的是，目前利用单相机采集多光谱图像以棱镜分光成像、光栅分光成像、芯片镀膜成像这三种方式为主。棱镜分光：入射光通过棱镜后被折射成不同方向，然后照射到不同方向的探测器上进行成像；棱镜分光后，在棱镜的出射面上镀不同波段的滤光膜，使得不同方向的探测器可以采集到不同光谱信息，实现同时采集多个不同的光谱信息。光栅分光：在经典物理学中，光波穿过狭缝、小孔或者圆盘之类的障碍物时，不同波长的光会发生不同程度的弯散传播，再通过光栅进行衍射分光，形成一条条光谱带，再照射到不同的探测器像元上，实现同时采集多个不同的光谱信息。芯片镀膜：该技术是采用高灵敏CCD芯片及SCMOS芯片研制的一种新的高光谱成像技术，在探测器的像元上分别镀不同波段的滤波膜实现高光谱成像。本申请研究人在研究本申请的过程中发现：这三类多光谱相机对光学器件精密度要求高、价格都比较高，所采集图像的信噪比通常较低、幅宽较窄。例如，棱镜分光：提供的色散量不大，谱线分开的角度不大，光谱分辨率低，也就是说谱线宽度没有光栅的细。光栅分光：光通过衍射，把光线能量分散了，谱线的亮度会下降，光信号能量低，需要选择高灵敏相机或加强光源。芯片镀膜：光谱灵敏度较低，一般大于10nm，成像光谱两边波段的信噪比低。
其中，需要说明的是，针对以上方案所存在的缺陷，均是发明人在经过实践并仔细研究后得出的结果，因此，上述问题的发现过程以及下文中本发明实施例针对上述问题所提出的解决方案，都应该是发明人在本发明过程中对本发明做出的贡献。
第二实施例
请参阅图2，本发明实施例还提供了一种包含上述多光谱相机100的电子设备200。该电子设备200除了包含上述的多光谱相机100外，还包括图像处理器210。
所述图像处理器210与所述多光谱相机100中的每个相机单元120连接，所述图像处理器210用于基于图像匹配算法对每个相机单元120采集的图像信息进行图像匹配处理，得到具有多个波段的多光谱图像。该多光谱相机100可以获取不同波段的图像，但是利用该多光谱相机100获取的多个单波段影像的几何坐标是错位的，因此，需要图像处理器210基于图像匹配算法对每个相机单元120采集的图像信息进行图像匹配处理，得到具有多个波段的多光谱图像。例如选用SIFT(Scale－invariant feature transform)算法对不同图像进行匹配，其基本原理是选取其中一张图像作为基准，将其他图像配准到基准图像。这样就实现了多幅图像空间几何坐标的统一，然后将多幅图像合并为一副包含多个波段的高光谱图像。例如，然后将64幅图像合并为一幅包含64个波段的高光谱图像。
其中，上述的电子设备200，可以是飞行器(如、无人机、飞机、卫星等)此外，该在相机体积足够小的情况下，也可安装在手机上，或者平板电脑上。
第三实施例
本发明实施例还提供了多光谱相机100的制作方法，如图3所示，下面将结合图3所示的步骤对其进行说明。
步骤S101：提供多个相机单元，在所述多个相机单元的每个相机单元的镜头前设置滤光片，多个所述滤光片的波长从第一阈值到第二阈值连续均匀分布。
提供多个相机单元120，例如64个相机单元120，在每个相机单元120的镜头前设置不同波长的滤光片，多个所述滤光片的波长从第一阈值到第二阈值连续均匀分布。例如，64个所述滤光片的波长从400nm到1000nm连续均匀分布。
其中，需要说明的是，本实施例中，为了使每个相机单元120获取单波段图像，在每个相机单元120内部安装不同波段的单色滤光片，进而可以获取不同波段的图像，后期再利于图像匹配技术将这些图像配准到一起，形成一幅具备多波段的多光谱图像，解决了传统多光谱相机面临的成本高、信噪比低、幅宽小和作业效率低的问题。
步骤S102：将设置有滤光片的所述多个相机单元按阵列式分布设置于一固定架上，构成多光谱相机。
将设置有滤光片的所述多个相机单元120按阵列式分布设置于一固定架110上，构成多光谱相机100。其中，该固定架110上设置有N＊M个相机容纳槽，每个所述相机容纳槽内均设置有一个所述相机单元120。例如，设置有8＊8个相机容纳槽。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
本发明实施例所提供的制作方法，其实现原理及产生的技术效果和前述多光谱相机100实施例相同，为简要描述，方法实施例部分未提及之处，可参考前述多光谱相机实施例中相应内容。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多光谱相机，其特征在于，包括：
固定架；
设置于所述固定架上的多个相机单元，所述多个相机单元中的每个相机单元的镜头前设置有不同波长的滤光片，多个所述滤光片的波长从第一阈值到第二阈值连续均匀分布。
2.根据权利要求1所述的多光谱相机，其特征在于，所述多个所述滤光片的波长从200nm到1500nm连续均匀分布。
3.根据权利要求2所述的多光谱相机，其特征在于，所述多个所述滤光片的波长从300nm到1200nm连续均匀分布。
4.根据权利要求3所述的多光谱相机，其特征在于，所述多个所述滤光片的波长从400nm到1000nm连续均匀分布。
5.根据权利要求1－4任一项所述的多光谱相机，其特征在于，所述固定架上设置有N＊M个相机容纳槽，每个所述相机容纳槽内均设置有一个所述相机单元。
6.根据权利要求5所述的多光谱相机，其特征在于，所述N＊M个相机容纳槽等间距间隔设置。
7.根据权利要求6所述的多光谱相机，其特征在于，所述固定架上设置有8＊8个相机容纳槽。
8.一种电子设备，其特征在于，包括：图像处理器和如权利要求1－7任一项所述的多光谱相机；所述图像处理器与所述多光谱相机中的每个相机单元连接，所述图像处理器用于基于图像匹配算法对每个相机单元采集的图像信息进行图像匹配处理，得到具有多个波段的多光谱图像。
9.一种多光谱相机的制作方法，其特征在于，包括：
提供多个相机单元，在所述多个相机单元的每个相机单元的镜头前设置滤光片，多个所述滤光片的波长从第一阈值到第二阈值连续均匀分布；
将设置有滤光片的所述多个相机单元按阵列式分布设置于一固定架上，构成多光谱相机。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，提供多个相机单元，在所述多个相机单元的每个相机单元的镜头前设置滤光片，多个所述滤光片的波长从第一阈值到第二阈值连续均匀分布，包括：
提供64个相机单元，在所述64个相机单元的每个相机单元的镜头前设置滤光片，64个所述滤光片的波长从400nm到1000nm连续均匀分布。
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Legal Events
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