CN207816460U - 多信息维度手持式成像光谱仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多信息维度手持式成像光谱仪。本实用新型包括双摄像设备、陀螺仪传感器；其中双摄像设备分别为二维图像采集设备和线区域光谱图像采集设备；所二维图像采集摄像设备是由第一成像镜头与第一光学感光芯片组成；线区域光谱图像采集设备是由成像光谱模块与第二光学感光芯片组成；且在第二光学感光芯片前，安装成像光谱模块，实现线区域的光谱图像的提取；成像光谱模块，包含第二成像镜头、精密狭缝单元、第一透镜组、第一光楔、光栅、第二光楔以及第二透镜组。本实用新型的双摄像设备可增加图像信息的维度。结合陀螺仪传感器，可以在手持采集光谱图像的时候，利用陀螺仪传感器，对手部的抖动进行检测。

Description

多信息维度手持式成像光谱仪

技术领域

本实用新型属于光学技术领域，具体涉及一种便携式的简易成像的维度手持式成像光谱仪。

背景技术

图像信息是当前人们获取信息的最主要方式之一。相对应的图像方面的应用也层出不穷，在近年来更是经常成为科学技术领域的头条新闻。比如，利用脸部图像信息，人们已经可以实现了身份识别的功能。利用医疗图像，结合大数据以及人工智能，医疗机器人也是当今研究热点之一。成像光谱仪，可以认为是传统图像采集设备的一个补充。如果把传统的彩色相机认为是一种三通道(红、绿、蓝)的图像采集设备，那么，成像光谱仪是一种多光谱通道的图像采集设备，可以在获得图像上每一个点的光谱信息。传统的图像，只有红绿蓝三个信息，而光谱图像上，每一个点有着丰富的光谱信息，这些光谱信息来自于光与物体内部分子的相互作用，因此，理论上，利用成像光谱仪可以在分子层面去分析物质的种类。

当前的成像光谱仪主要停留在实验室应用中，比如工厂实验室中的食品检测，大学实验室中的生物成像。当前，已经开始出现利用微纳技术开发的小型成像光谱仪，实现手持式的光谱成像。然而，这些设备的成本都非常高，无法被广泛的采用。因此，在我们的专利中，将展示一种利用双摄像设备，结合陀螺仪传感器的多信息维度手持式成像光谱仪。该设备具有结构简单、成本低廉的优点，可实现手持式的光谱成像。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供多信息维度手持式成像光谱仪，可实现手持式高精度、多信息维度光谱图像探测。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本实用新型包括双摄像设备、陀螺仪传感器以及成像光谱模组。其中双摄像设备是两个独立的摄像模组，其中第一个摄像设备安装普通的成像镜头，以传统的图像采集方式获得图像信息。第二个摄像设备安装成像光谱模组，获取光谱图像信息。另一方面，陀螺仪传感器与第二个摄像设备紧贴安装，用于获取该设备在获取图像过程中的速度与方向信息。

多信息维度手持式成像光谱仪，包括双摄像设备、陀螺仪传感器；其中双摄像设备是两个独立的摄像模组，分别为二维图像采集设备和线区域光谱图像采集设备；所述的二维图像采集摄像设备是由第一成像镜头与第一光学感光芯片组成；

所述的线区域光谱图像采集设备是由成像光谱模块与第二光学感光芯片组成；且在第二光学感光芯片前，安装成像光谱模块，实现线区域的光谱图像的提取；

所述成像光谱模块，包含第二成像镜头、精密狭缝单元、第一透镜组、第一光楔、光栅、第二光楔以及第二透镜组；外部线区域的光线通过第二成像镜头聚焦在精密狭缝单元，并由第一透镜组实现狭缝透射光线的准直，通过由第一光楔-光栅-第二光楔组成的模组得到光谱图像；光谱图像经过上述线区域光谱图像采集设备后，经第二个透镜组，在第二光学感光芯片上获取光谱图像。

所述第一光学感光芯片、第二光学感光芯片是一种二维的光电转换芯片，包括互补金属氧化物半导体芯片、电荷耦合元件芯片。

所述成像光谱模块的第二成像镜头，其参数与二维图像采集摄像设备的第一成像镜头完全一致。

所述精密狭缝单元是一种精密机械件，器件上有一个宽度小于 500微米的狭缝。

所述第一透镜组和第二透镜组，焦距大于5mm。

所述第一光楔-光栅-第二光楔模组，是由传统的两个光楔与一个光栅，按照光楔、光栅、光楔顺序组成的分光模组。

所述双摄像设备，其空间安装结构，包括摄像设备内部的感光芯片、成像镜头都是镜像对称的。

所述陀螺仪传感器，与线区域光谱图像采集设备紧贴安装，用于获取成像过程中该硬件模块的速度与方向信息。

本实用新型的有益效果。

通过本实用新型的结构设置，其具体的有益效果如下所述：

1.利用双摄像设备进行光谱图像的采集，其中一个摄像设备采集线区域的光谱信息，另一个摄像设备采集当前的二维图像信息。双摄像设备可增加图像信息的维度。

2.结合陀螺仪传感器，可以在手持采集光谱图像的时候，利用陀螺仪传感器，对手部的抖动进行检测，提供手部抖动的速度与方向信息。

附图说明

图1为多信息维度手持式成像光谱仪示意图。

其中：第一成像镜头1、第一光学感光芯片2、第二成像镜头3、精密狭缝单元4、第一透镜组5、第一光楔6、光栅7、第二光楔8、第二透镜组9、第二光学感光芯片10和陀螺仪传感器11。

具体实施方式

为了能够更加清楚地理解本实用新型的技术实质和有益效果，申请人将在下面以实施例的方式作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本实用新型方案的限制，任何依据本实用新型构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本实用新型的技术方案范畴。

实施例

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，多信息维度手持式成像光谱仪，包括双摄像设备、陀螺仪传感器以及成像光谱模组。其中双摄像设备是两个独立的摄像模组，其中第一个摄像设备安装普通的成像镜头，以传统的图像采集方式获得图像信息。第二个摄像设备安装成像光谱模组，获取光谱图像信息。另一方面，陀螺仪传感器与第二个摄像设备紧贴安装，用于获取该设备在获取图像过程中的速度与方向信息。具体的：

所述双摄像设备，分别为二维图像采集设备和线区域光谱图像采集设备；二维图像采集摄像设备是由第一成像镜头1与第一光学感光芯片2组成，且第一成像镜头1的特点是成像清晰，畸变小；

所述的线区域光谱图像采集设备是由成像光谱模块与第二光学感光芯片10组成；且在第二光学感光芯片10前，安装成像光谱模块，实现线区域的光谱图像的提取。

所述第一光学感光芯片2、第二光学感光芯片6是一种二维的光电转换芯片，主要有互补金属氧化物半导体芯片(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)以及电荷耦合元件芯片 (Charge-coupled Device,CCD)两种选择。

所述成像光谱模块，包含第二成像镜头3、精密狭缝单元4、第一透镜组5、第一光楔6、光栅7、第二光楔8以及第二透镜组9。外部线区域的光线通过第二成像镜头3聚焦在精密狭缝单元4，并由第一透镜组5实现狭缝透射光线的准直，通过由第一光楔6-光栅7-第二光楔8组成的模组得到光谱图像。光谱图像经过上述线区域光谱图像采集设备后，经第二个透镜组9，在第二光学感光芯片10上获取光谱图像。

所述成像光谱模块的第二成像镜头3，其参数应与二维图像采集摄像设备的第一成像镜头1完全一致。

所述精密狭缝单元4，是一种精密机械件，器件上有一个宽度小于500微米的狭缝。

所述第一透镜组5，特点是色差小，焦距大于5mm。

所述第一光楔6-光栅7-第二光楔8模组，是由传统的两个光楔与一个光栅，按照光楔、光栅、光楔顺序组成的分光模组。

所述第二透镜组9，特点是色差小，焦距大于5mm

所述双摄像设备，其空间安装结构，包括摄像设备内部的感光芯片，成像镜头等，都是镜像对称的。

所述陀螺仪传感器11，与线区域光谱图像采集设备紧贴安装，用于获取成像过程中，该硬件模块的速度与方向信息。

Claims (5)

1.多信息维度手持式成像光谱仪，其特征在于包括双摄像设备、陀螺仪传感器；其中双摄像设备是两个独立的摄像模组，分别为二维图像采集设备和线区域光谱图像采集设备；所述的二维图像采集摄像设备是由第一成像镜头与第一光学感光芯片组成；

所述的线区域光谱图像采集设备是由成像光谱模块与第二光学感光芯片组成；且在第二光学感光芯片前，安装成像光谱模块，实现线区域的光谱图像的提取；

所述成像光谱模块，包含第二成像镜头、精密狭缝单元、第一透镜组、第一光楔、光栅、第二光楔以及第二透镜组；外部线区域的光线通过第二成像镜头聚焦在精密狭缝单元，并由第一透镜组实现狭缝透射光线的准直，通过由第一光楔-光栅-第二光楔组成的模组得到光谱图像；光谱图像经过上述线区域光谱图像采集设备后，经第二个透镜组，在第二光学感光芯片上获取光谱图像；

所述陀螺仪传感器，与线区域光谱图像采集设备紧贴安装，用于获取成像过程中硬件模块的速度与方向信息；

所述第一光楔-光栅-第二光楔模组，是由传统的两个光楔与一个光栅，按照光楔、光栅、光楔顺序组成的分光模组；

所述双摄像设备，其空间安装结构，包括摄像设备内部的感光芯片、成像镜头都是镜像对称的。

2.根据权利要求1所述的多信息维度手持式成像光谱仪，其特征在于所述第一光学感光芯片、第二光学感光芯片是一种二维的光电转换芯片，包括互补金属氧化物半导体芯片、电荷耦合元件芯片。

3.根据权利要求1所述的多信息维度手持式成像光谱仪，其特征在于所述成像光谱模块的第二成像镜头，其参数与二维图像采集摄像设备的第一成像镜头完全一致。

4.根据权利要求1所述的多信息维度手持式成像光谱仪，其特征在于所述精密狭缝单元是一种精密机械件，器件上有一个宽度小于500微米的狭缝。

5.根据权利要求1所述的多信息维度手持式成像光谱仪，其特征在于所述第一透镜组和第二透镜组，焦距大于5mm。