CN115060363A - 光谱共焦成像装置、系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及机器视觉技术领域，具体而言，涉及一种光谱共焦成像装置、系统及检测方法，一定程度上可以解决现有点光谱共焦成像装置能对待探测物轴向深度成像，无法对待探测物径向成像，导致无法实现被探测物的三维信息扫描检测的问题。本申请光谱共焦成像装置将光束准直镜、第一线狭缝、分束镜和光束色散镜设置在入射光路上；将光束色散镜、分束镜、光束聚焦镜、第二线狭缝和成像光谱仪设置在反射光路上；其中，光束色散镜用于接收经过光束准直镜、第一线狭缝、分束镜的光源光束，以及将光源光束照射到被探测物上；光束聚焦镜用于接收经过光束色散镜和分束镜的探测光束，以及将探测光束经过第二线狭缝传输给成像光谱仪。

Description

光谱共焦成像装置、系统及检测方法

技术领域

本申请涉及机器视觉技术领域，具体而言，涉及一种光谱共焦成像装置、系统及检测方法。

背景技术

随着机器视觉技术的发展，光谱共焦成像技术在光学涉及中引入色散功能，实现待探测物轴向深度的测量。

如图1所示，相关技术中，光谱共焦成像装置由白光光源101、两个点针孔、半透半反镜104、点色散物镜105、点光谱仪106组成，白光光源101发出的宽带宽白光光束经过第一点针孔102后，变为具有一定孔径角的点光源，点光源经过半透半反镜的透射作用后，再经过点色散物镜105发生色散作用，不同波长的光聚焦在待探测空间107中待探测物的不同轴向深度处。然后携带着物体轴向深度信息的不同波长的光束被物面反射，依次经过点色散物镜105、半透半反镜到达第二点针孔103，其中，波长λ₂携带的信息、波长λ₁与λ₃携带的部分信息通过第二点针孔103成像在点光谱仪106，确定轴向深度信息。

然而，光谱共焦成像装置只能对待探测物轴向深度成像，无法对待探测物径向成像，导致无法实现被探测物的三维信息扫描检测。

发明内容

为了解决光谱共焦成像装置只能对待探测物轴向深度成像，无法对待探测物径向成像，导致无法实现被探测物的三维信息扫描检测的问题，本申请提供了一种光谱共焦成像装置、系统及检测方法。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请实施例的第一方面提供一种光谱共焦成像装置，包括光源、光束准直镜、第一线狭缝、分束镜、光束色散镜、光束聚焦镜、第二线狭缝和成像光谱仪；

光束准直镜、第一线狭缝、分束镜和光束色散镜设置在入射光路上；

光束色散镜、分束镜、光束聚焦镜、第二线狭缝和成像光谱仪设置在反射光路上；

其中，光源用于发出光源光束；

光束色散镜用于接收经过光束准直镜、第一线狭缝、分束镜的光源光束，以及将光源光束照射到被探测物上；

光束聚焦镜用于接收经过光束色散镜和分束镜的探测光束，以及将探测光束经过第二线狭缝传输给成像光谱仪，其中，探测光束是光源光束经过探测物反射的光束。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，光束色散镜至少包括一个双胶合透镜。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，光束聚焦镜至少包括一个双凸透镜。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，光束聚焦镜还用于校正探测光束。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，光源为光纤光源。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，第二线狭缝和成像光谱仪可拆卸连接；

第二线狭缝与成像光谱仪的光谱探测面贴合设置。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，光谱共焦成像装置还包括至少一个反射镜；

反射镜用于转折入射光路和/或反射光路。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，光谱共焦成像装置包括第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜；

第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜设置在第一线狭缝和分束镜之间；

其中，第一反射镜与第二反射镜垂直设置，第二反射镜与第三反射镜平行设置。

本申请实施例的第二方面提供一种光谱共焦成像系统，包括上述发明内容的光谱共焦成像装置、面阵探测器、控制分析装置；

面阵探测器用于获取经过光谱共焦成像装置的成像光谱仪的探测光束；

控制分析装置与光谱共焦成像装置的光源电连接，以及与面阵探测器通信连接，控制分析装置被配置为：

控制光源的开启；

控制面阵探测器获取待探测物的二维成像数据，其中，二维成像数据包括轴向深度成像信息和径向第一方向信息；

控制光谱共焦成像装置或待探测物沿沿径向第二方向平移，获取待探测物的扫描成像数据；

基于成像数据，重建待探测物的三维轮廓，其中，成像数据包括二维成像数据和扫描成像数据。

本申请实施例的第三方面提供一种检测方法，应用在上述发明内容光谱共焦成像系统，检测方法包括：

控制光源的开启；

控制面阵探测器获取待探测物的二维成像数据，其中，二维成像数据包括轴向深度成像信息和径向第一方向信息；

控制光谱共焦成像装置或待探测物沿径向第二方向平移，获取待探测物的扫描成像数据；

基于成像数据，重建待探测物的三维轮廓，其中，成像数据包括二维成像数据和扫描成像数据。

本申请的有益效果；光谱共焦成像装置将光束准直镜、第一线狭缝设置在入射光路上；可实现将光源发出的光源光束过滤为均匀线光束，光束色散镜用于接收经过光束准直镜、第一线狭缝、分束镜的光源光束，以及将光源光束照射到被探测物上；光源光束经过探测物反射得到探测光束，可实现确定具有待探测物的线信息的探测光束；光束聚焦镜用于接收经过光束色散镜和分束镜的探测光束，经过第二线狭缝到达成像光谱仪，可实现将线信息分解获得轴向深度方向的成像信息和径向第一方向的成像信息，进一步将线信息的维度从一维扩展到二维。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了现有技术的光谱共焦成像装置的结构示意图；

图2示出了点光谱共焦成像传感器的探测和扫描维度的示意图；

图3示出了本申请实施例一种光谱共焦成像装置的结构示意图；

图4a示出了本申请实施例一种光谱共焦成像装置的反射光路的三维示意图；

图4b示出了本申请实施例一种光谱共焦成像装置的反射光路的另一三维示意图；

图5示出了本申请另一实施例种光谱共焦成像装置的排布示意图；

图6示出了本申请实施例一种光谱共焦成像系统的结构示意图；

图7a示出了本申请实施例一种光谱共焦成像装置的成像光谱仪接收信息图解示意图；

图7b示出了点光谱共焦成像传感器的点光谱仪接收信息图解示意图；

图8示出了本申请实施例一种光谱共焦成像装置的探测和扫描维度的结构示意图；

图9示出了本申请实施例一种检测方法的流程示意图；

其中，101-白光光源；102-第一点针孔；103-第二点针孔；104-半透半反镜；105-点色散物镜；106-点光谱仪；107-待探测空间；108-线阵探测器；109-点信息；100-点光谱共焦成像传感器；210-光源；220-光束准直镜；230-第一线狭缝；240-分束镜；250-光束色散镜；260-光束聚焦镜；270-第二线狭缝；280-成像光谱仪；290-待探测空间；291-第一反射镜；292-第二反射镜；293-第三反射镜；200-光谱共焦成像装置；310-面阵探测器；320-控制分析装置；301-线信息；X-深度方向；Y-径向子午方向；Z-径向弧矢方向。

具体实施方式

为使本申请的目的、实施方式和优点更加清楚，下面将结合本申请示例性实施例中的附图，对本申请示例性实施方式进行清楚、完整地描述，显然，所描述的示例性实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，本申请中对于术语的简要说明，仅是为了方便理解接下来描述的实施方式，而不是意图限定本申请的实施方式。除非另有说明，这些术语应当按照其普通和通常的含义理解。

本申请中说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别类似或同类的对象或实体，而不必然意味着限定特定的顺序或先后次序，除非另外注明。应该理解这样使用的用语在适当情况下可以互换。

术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖但不排他的包含，例如，包含了一系列组件的产品或设备不必限于清楚地列出的所有组件，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它组件。

若光谱共焦成像装置是点光谱共焦传感器，其中的点色散物镜单次只能对待探测物的一维点区域进行探测，若要对待检测物进行全局深度检测，则需要在径向子午方向和径向弧矢方向进行二维扫描，如图2所示，为点光谱共焦传感器的探测和扫描维度的示意图，其中，点光谱共焦传感器100的深度方向X为探测方向，径向子午方向Y和径向弧矢方向Z为扫描方向，是一维探测、二维扫描的方式。

点光谱共焦成像装置只能对待探测物轴向深度成像，无法对待探测物径向成像，导致无法实现被探测物的三维信息扫描检测。

为了解决上述问题，本申请提出一种光谱共焦成像装置、系统及检测方法，其中，光谱共焦成像装置将光束准直镜、第一线狭缝设置在入射光路上；能够实现将光源发出的光源光束过滤为均匀线光束，光束色散镜用于接收经过光束准直镜、第一线狭缝、分束镜的光源光束，以及将光源光束照射到被探测物上；光源光束经过探测物反射得到探测光束，能够实现确定具有待探测物的线信息的探测光束；光束聚焦镜用于接收经过光束色散镜和分束镜的探测光束，经过第二线狭缝到达成像光谱仪，实现将线信息分解获得轴向深度方向的成像信息和径向第一方向的成像信息，即将线信息的维度从一维扩展到二维。系统只需在径向第二方向扫描，即获得待检测物的成像数据(三维数据)，进而重建待探测物的三维轮廓。

以下结合附图说明对本申请实施例的光谱共焦成像装置、系统及检测方法进行详细说明。

图3是本申请实施例提供的一种光谱共焦成像装置的结构示意图，如图3所示，本申请实施例提供一种光谱共焦成像装置，包括光源210、光束准直镜220、第一线狭缝230、分束镜240、光束色散镜250、光束聚焦镜260、第二线狭缝270和成像光谱仪。

光束准直镜220、第一线狭缝230、分束镜240和光束色散镜250设置在入射光路上；光束色散镜250、分束镜240、光束聚焦镜260、第二线狭缝270和成像光谱仪设置在反射光路上。

其中，光束色散镜250即设置在入射光路也设置在反射光路。入射光路包括从光源210发出到照射到待探测物上，放射光路包括从待探测物反射到成像光谱仪。

如图3所述，光源210作为照明，用于发出光源光束。

在一些实施例中，光源210为光纤光源，例如，将光纤耦合LED光源作为照明。

光源光束经过光束准直镜220、第一线狭缝230后，得到滤波后的均匀线光束。

通过光纤耦合LED光源和光束准直镜220，使得均匀线光束具有发散角。其中发散角的角度是由光纤耦合LED光源性能、光束准直镜220特性确定的。

在一些实施例中，光纤耦合LED光源发出的点白光光斑经过光束准直镜220变为具有一定发散角度的均匀线光束，再通过第一线狭缝230在径向弧矢方向进行光束滤波。

应当说明的是本实施例中的径向子午方向和径向弧矢方向是对于本实施例的具体描述，对于不同的实施例来说，其径向子午方向和径向弧矢方向是可以互换的。

此时，均匀线光束的光源光束在经过分束镜240与光束色散镜250之后，不同波长的线光束将聚焦在待探测空间290的待探测物的不同深度上，从而携带不同深度的物方信息，即轴向深度成像信息。

如图3所示，光束色散镜250用于接收经过光束准直镜220、第一线狭缝230、分束镜240的光源光束，以及将光源光束照射到被探测物上。

应当理解的是，光束色散镜250即可对光轴上零视场点的球差像差优化，还可对光轴为视场点的彗差、场曲、像散等像差进行优化；也就是说，光束色散镜250对线信息优化。

在一些实施例中，光束色散镜250包括至少一个双胶合透镜，还可以包括其他透镜。

在另一些实施例中，光束色散镜250通过引入不同材光学透镜的组合，使各透镜的折射率与色散效应对线视场光束(光源光束和探测光束)的聚焦光斑像差进行补偿。

光源光束经过探测物反射得到探测光束，经过光束色散镜250和分束镜240进入光束聚焦镜260。

如图3所示，光束聚焦镜260用于接收经过光束色散镜250和分束镜240的探测光束，以及将探测光束经过第二线狭缝270传输给成像光谱仪。

在一些实施例中，光束聚焦镜260至少包括一个双凸透镜，还可以包括其他透镜。

在另一些实施例中，光束色散镜250通过不同材料透镜组合，从而校正线视场光束(光源光束和探测光束)正反两次通过光束色散镜250引入的场曲像散等多种额外像差。

通过对光束色散镜250和光束聚焦镜260的设定，提高实时检测到的轴向深度信息量，实现信息量从点到线的扩展；同时，除获得待探测物实时深度信息之外，还可以对待探测物体直接进行成像，获取其径向画幅信息。

图4a是本申请实施例提供的一种光谱共焦成像装置的反射光路的三维示意图，如图4a所示，经过光束色散镜250与光束聚焦镜260后，不同波长的线光束携带着物空间上不同深度上的径向线性信息，从而进入光谱仪中被光谱仪解调，完成了光谱共焦探测技术从点到线的一维空间拓展。

应该理解的是，在点光谱共焦传感器中，由于只需要探测轴上零视场点的信息，因此不需要考虑光束正反向两次通过点色散物镜所带来的物方共轭像面的场曲与像散等像差，直接在点光谱仪前的相对于点色散物镜的共轭面插入点针孔即可实现功能。

图4b是本申请实施例提供的一种光谱共焦成像装置的反射光路的另一三维示意图，如图4b所示，探测光束依次通过光束色散镜250、分束镜240、光束聚焦镜260、第二线狭缝270，进入成像光谱仪，不同波长的探测光束携带着物空间上不同深度上的径向线性信息，从而进入光谱仪中被光谱仪解调。

如图4b所示，其中，光束色散镜250由多个不同类型、材料的透镜组成，使各透镜的折射率与色散效应对光源光束和探测光束的聚焦光斑像差进行补偿；同样，光束聚焦镜260也是由多个不同类型、材料的透镜组成，校正光源光束和探测光束两次通过光束色散镜250引入的场曲像散等多种额外像差。

在一些实施例中，第二线狭缝270和成像光谱仪可拆卸连接；以及第二线狭缝270与成像光谱仪的光谱探测面是贴合设置。

在另一些实施例中，第二线狭缝270和成像光谱仪通过可拆卸结构实现可拆卸连接，到达第二线狭缝270与成像光谱仪的光谱探测面的紧密贴合状态。

在一些实施例中，光谱共焦成像装置还包括至少一个反射镜，反射镜可用于转折入射光路和/或反射光路。通过反射镜对光程较大的光路进行折射，使得光谱共焦成像装置中的各个光学器件可合理的排布，增加光谱共焦成像装置的集成度，减小装置的体积以及空间。

图5是本申请实施例提供的另一种光谱共焦成像装置的排布示意图；如图5所示，本申请实施例提供一种光谱共焦成像装置，包括光源210、光束准直镜220、第一线狭缝230、反射镜组、分束镜240、光束色散镜250、光束聚焦镜260、第二线狭缝270和成像光谱仪。

其中，反射镜组包括第一反射镜291、第二反射镜292和第三反射镜293。

光束准直镜220、第一线狭缝230、第一反射镜291、第二反射镜292和、第三反射镜293、分束镜240和光束色散镜250设置在入射光路上；光束色散镜250、分束镜240、光束聚焦镜260、第二线狭缝270和成像光谱仪设置在反射光路上。

如图5所示，第一反射镜291与第二反射镜292垂直设置，第二反射镜292与第三反射镜293平行设置。

入射光路通过第一线狭缝230之后，经过第一反射镜291折射，第二反射镜292折射，以及第三反射镜293折射后，经过分束镜240；通过第一反射镜291、第二反射镜292和第三反射镜293对入射光路的部分进行折射，使得光谱共焦成像装置中的各个光学器件可合理的排布。

将整个光谱共焦成像装置集成在一个设备中，以及留出光束色散镜250的一侧，作为待检测区域入射光线的出口，以及探测光线的入口，增加光谱共焦成像装置的集成度，减小装置的体积以及空间，提高其集成装置的适用场合。

应当理解的是本申请实施例的光谱共焦成像装置可应用于所有需要进行三维测试的机器视觉领域中，通过将从传统的点光谱共焦成像装置变成本申请的光谱共焦成像装置，实现同时对待探测物的轴向深度信息和成像画幅信息进行分解提取。

本申请实施例一种光谱共焦成像装置，将光束准直镜、第一线狭缝设置在入射光路上；能够实现将光源发出的光源光束过滤为均匀线光束，光束色散镜用于接收经过光束准直镜、第一线狭缝、分束镜的光源光束，以及将光源光束照射到被探测物上；光源光束经过探测物反射得到探测光束，能够实现确定具有待探测物的线信息的探测光束；光束聚焦镜用于接收经过光束色散镜和分束镜的探测光束，经过第二线狭缝到达成像光谱仪，实现将线信息分解获得轴向深度方向的成像信息和径向第一方向的成像信息，即将线信息的维度从一维扩展到二维。

图6是本申请实施例提供的一种光谱共焦成像系统的结构示意图，如图6所示，本申请实施例提供一种光谱共焦成像系统，包括光谱共焦成像装置200、面阵探测器310、控制分析装置320。

面阵探测器310用于获取经过光谱共焦成像装置200的成像光谱仪的探测光束。

在一些实施例中，面阵探测器310可以是面阵CCD探测器，也可以是本领域内其他面阵探测器310。

控制分析装置320与光谱共焦成像装置200的光源电连接，以及与面阵探测器310通信连接。

其中，控制分析装置320被配置为：控制光源的开启；控制面阵探测器310获取待探测物的二维成像数据，其中，二维成像数据包括轴向深度成像信息和径向第一方向信息；控制光谱共焦成像装置200或待探测物沿径向第二方向平移，获取待探测物的扫描成像数据；基于成像数据，重建待探测物的三维轮廓，其中，成像数据包括二维成像数据和扫描成像数据。

在一些实施例中，光谱共焦成像系统还包括移动装置，移动装置与控制分析装置320通信连接。

移动装置用于待探测物的沿径向第二方向平移。

在一些实施例中，移动装置用于控制光谱共焦成像装置200沿径向第二方向平移。

移动装置设置在光谱共焦成像装置200所工作线视场的垂直方向，使得获得待探测物的扫描成像数据。

控制器根据面阵探测器310得扫描频率设置移动装置的移动速度，并以此移动速度控制控制光谱共焦成像装置200沿径向第二方向平移。

需要说明的是，本申请实施例中径向第一方向可以径向弧矢方向，径向第二方向可以是径向子午方向，在一些实施例中，径向第一方向可以径向子午方向，径向第二方向可以是径向弧矢方向；径向子午方向和径向弧矢方向是相互垂直的方向，对于其在光学中的应用，可根据具体的应用设定，因此本申请实施例中对径向弧矢方向、径向子午方向的描述可以互换，本申请实施例以径向第一方向可以径向弧矢方向，径向第二方向可以是径向子午方向为例进行描述。

光源光束经过光束准直镜、第一线狭缝后，得到滤波后的均匀线光束，均匀线光束的光源光束在经过分束镜与光束色散镜之后，不同波长的线光束将聚焦在待探测空间的待探测物的不同深度上，反射出探测光束，探测光束携带不同深度的物方信息，经过光束色散镜和分束镜进入光束聚焦镜，光束聚焦镜用于接收经过光束色散镜和分束镜的探测光束，以及将探测光束经过第二线狭缝传输给成像光谱仪，实现将线信息分解获得轴向深度方向的成像信息和径向第一方向的成像信息，即将线信息的维度从一维扩展到二维。

使用面阵探测器310对成像光谱仪输出的信息进行实时探测，并且在光谱共焦成像装置200所工作线视场的垂直方向对待探测物进行与线阵探测器扫描频率相同步的平行移动扫描，增加对第二方向的扫描之后，就可以完全探测到物体的三维信息的成像数据，从而对其进行三维轮廓重建，完成3D测量。

图7a是本申请实施例提供的一种光谱共焦成像装置的成像光谱仪接收信息图解示意图，如图7a所示，成像光谱仪280可以将探测到的一维信息(即线信息301)进行分解后，通过面阵探测器310同时获得径向弧矢方向维度上的成像信息与深度方向上的成像信息，将获取的成像信息维度从一维拓展到二维。

将光谱共焦成像装置在径向子午方向扫描后，可获得待探测物的径向画幅成像数据，与轴向深度信息相结合，得到成像数据。

图7a中，面阵探测器310在径向子午方向Y：光谱分解后的轴向深度信息；在径向弧矢方向Z：同时获得一维线视场成像信息和非轴上视场点光谱分解后得深度信息。

本申请不同于点光谱共焦成像传感器，图7b是点光谱共焦成像传感器的点光谱仪接收信息图解示意图，如图7b所示，光束信息(点信息109)经过点光谱仪106分解后被线阵探测器108所探测，信息中只包含一维轴向深度信息。

图7b中，线阵探测器108在径向子午方向Y：光谱分解后的轴向深度信息。

图8是光谱共焦成像装置的探测和扫描维度的结构示意图，为应用在光谱共焦成像系统的检测方法，获得具有待探测物三维信息的成像数据，可实时检测单位径向子午方向的所有一维深度数据，在径向子午方向上扫描即可获得待探测物的所有深度方向数据信息，可实现将深度信息获取的时间周期缩短。

图8中，径向子午方向Y为扫描方向，深度方向X和径向弧矢方向Z为探测方向，可实现二维探测、一维扫描。

应当理解的是本申请实施例的光谱共焦成像系统可应用于所有需要进行三维测试的机器视觉领域中，通过将从传统的点光谱共焦成像装置变成本申请的光谱共焦成像装置，实现同时对待探测物的轴向深度信息和成像画幅信息进行分解提取。

本申请实施例光谱共焦成像系统，将光束准直镜、第一线狭缝设置在入射光路上；能够实现将光源发出的光源光束过滤为均匀线光束，光束色散镜用于接收经过光束准直镜、第一线狭缝、分束镜的光源光束，以及将光源光束照射到被探测物上；光源光束经过探测物反射得到探测光束，能够实现确定具有待探测物的线信息的探测光束；光束聚焦镜用于接收经过光束色散镜和分束镜的探测光束，经过第二线狭缝到达成像光谱仪，实现将线信息分解获得轴向深度方向的成像信息和径向第一方向的成像信息，即将线信息的维度从一维扩展到二维，光谱共焦成像系统只需在径向第二方向扫描，即获得待检测物的成像数据(三维数据)，进而重建待探测物的三维轮廓。

图9是本申请实施例提供的一种检测方法的流程示意图，应用在本申请实施例光谱共焦成像系统，如图9所示，本申请实施例提供一种检测方法，所述检测方法包括如下步骤：

S110、控制光源的开启。

同时还可以控制光源的关闭，在控制光源开始的同时或者预设时间后开启数据采集。

开启后，光源发出光源光束经过光束准直镜、第一线狭缝后，得到滤波后的均匀线光束，其中，均匀线光束具有发散角，发散角的角度是由光纤耦合LED光源性能、光束准直镜特性确定的。

S120、控制面阵探测器获取待探测物的二维成像数据，其中，二维成像数据包括轴向深度成像信息和径向第一方向信息。

光束色散镜用于接收经过光束准直镜、第一线狭缝、分束镜的光源光束，以及将光源光束照射到被探测物上；光源光束经过探测物反射得到探测光束，能够实现确定具有待探测物的线信息的探测光束；光束聚焦镜用于接收经过光束色散镜和分束镜的探测光束，经过第二线狭缝到达成像光谱仪，此时的面阵探测器获取待探测物的二维成像数据。

二维成像数据包括轴向深度成像信息和径向第一方向信息，其中，径向第一方向信息可以是径向弧矢方向信息。

S130、控制光谱共焦成像装置或待探测物沿径向第二方向平移，获取待探测物的扫描成像数据。

控制待探测物的沿径向第二方向平移，或者，控制光谱共焦成像装置沿径向第二方向平移。其中，第二方向可以是光谱共焦成像装置所工作线视场的垂直方向，使得获得待探测物的扫描成像数据。

其中，平移的速度可根据面阵探测器得扫描频率设置。

S140、基于成像数据，重建待探测物的三维轮廓，其中，成像数据包括二维成像数据和扫描成像数据。

其中，成像数据包括二维成像数据和扫描成像数据，即具有待检测物三维信息的成像数据。

本申请实施例提供一种检测方法，包括控制光源的开启；控制面阵探测器获取待探测物的二维成像数据，其中，二维成像数据包括轴向深度成像信息和径向第一方向信息；控制光谱共焦成像装置或待探测物沿径向第二方向平移，获取待探测物的扫描成像数据；基于成像数据，重建待探测物的三维轮廓，其中，成像数据包括二维成像数据和扫描成像数据。实现同时对待探测物的轴向深度信息和成像画幅信息进行分解提取。

在一个实施例中，提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

控制光源的开启；控制面阵探测器获取待探测物的二维成像数据，其中，二维成像数据包括轴向深度成像信息和径向第一方向信息；控制光谱共焦成像装置或待探测物沿径向第二方向平移，获取待探测物的扫描成像数据；基于成像数据，重建待探测物的三维轮廓，其中，成像数据包括二维成像数据和扫描成像数据。

本实施例提供的计算机可读存储介质，其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似，在此不再赘述。

以下段落将对本申请说明书中涉及的中文术语、及其对应的英文术语进行对比罗列，以便于阅读、理解。

为了方便解释，已经结合具体的实施方式进行了上述说明。但是，上述在一些实施例中讨论不是意图穷尽或者将实施方式限定到上述公开的具体形式。根据上述的教导，可以得到多种修改和变形。上述实施方式的选择和描述是为了更好的解释原理以及实际的应用，从而使得本领域技术人员更好的使用实施方式以及适于具体使用考虑的各种不同的变形的实施方式。

Claims (10)

1.一种光谱共焦成像装置，其特征在于，包括光源、光束准直镜、第一线狭缝、分束镜、光束色散镜、光束聚焦镜、第二线狭缝和成像光谱仪；

所述光束准直镜、所述第一线狭缝、所述分束镜和所述光束色散镜设置在入射光路上；

所述光束色散镜、所述分束镜、所述光束聚焦镜、所述第二线狭缝和所述成像光谱仪设置在反射光路上；

其中，所述光源用于发出光源光束；

所述光束色散镜用于接收经过所述光束准直镜、所述第一线狭缝、所述分束镜的所述光源光束，以及将所述光源光束照射到被探测物上；

所述光束聚焦镜用于接收经过所述光束色散镜和所述分束镜的探测光束，以及将所述探测光束经过所述第二线狭缝传输给所述成像光谱仪，其中，所述探测光束是所述光源光束经过所述探测物反射的光束。

2.根据权利要求1所述的光谱共焦成像装置，其特征在于，所述光束色散镜至少包括一个双胶合透镜。

3.根据权利要求1所述的光谱共焦成像装置，其特征在于，所述光束聚焦镜至少包括一个双凸透镜。

4.根据权利要求1所述的光谱共焦成像装置，其特征在于，所述光束聚焦镜还用于校正所述探测光束。

5.根据权利要求1所述的光谱共焦成像装置，其特征在于，所述光源为光纤光源。

6.根据权利要求1所述的光谱共焦成像装置，其特征在于，所述第二线狭缝和所述成像光谱仪可拆卸连接；

所述第二线狭缝与所述成像光谱仪的光谱探测面贴合设置。

7.根据权利要求1所述的光谱共焦成像装置，其特征在于，所述光谱共焦成像装置还包括至少一个反射镜；

所述反射镜用于转折所述入射光路和/或反射光路。

8.根据权利要求7所述的光谱共焦成像装置，其特征在于，所述光谱共焦成像装置包括第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜；

所述第一反射镜、所述第二反射镜和所述第三反射镜设置在所述第一线狭缝和所述分束镜之间；

其中，所述第一反射镜与所述第二反射镜垂直设置，所述第二反射镜与所述第三反射镜平行设置。

9.一种光谱共焦成像系统，其特征在于，包括如权利要求1-8任意一项所述的光谱共焦成像装置、面阵探测器、控制分析装置；

所述面阵探测器用于获取经过所述光谱共焦成像装置的成像光谱仪的探测光束；

所述控制分析装置与所述光谱共焦成像装置的光源电连接，以及与所述面阵探测器通信连接，所述控制分析装置被配置为：

控制所述光源的开启；

控制所述面阵探测器实时获取待探测物的二维成像数据，其中，所述二维成像数据包括轴向深度成像信息和径向第一方向信息；

控制所述光谱共焦成像装置或待探测物沿径向第二方向平移，获取所述待探测物的扫描成像数据；

基于成像数据，重建所述待探测物的三维轮廓，其中，所述成像数据包括所述二维成像数据和所述扫描成像数据。

10.一种检测方法，其特征在于，应用在权利要求9所述光谱共焦成像系统，所述检测方法包括：

控制光源的开启；

控制面阵探测器实时获取待探测物的二维成像数据，其中，所述二维成像数据包括轴向深度成像信息和径向第一方向信息；

控制光谱共焦成像装置或待探测物沿径向第二方向平移，获取所述待探测物的扫描成像数据；

基于成像数据，重建所述待探测物的三维轮廓，其中，所述成像数据包括所述二维成像数据和所述扫描成像数据。

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