CN210894087U - 多模块可拆卸组装的望远测距高光谱成像系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多模块可拆卸组装的望远测距高光谱成像系统，包括双筒望远镜、推扫式成像光谱仪、无线成像模块、测距模块；所述的推扫式成像光谱仪，通过转接口和双筒望远镜的目镜进行连接，组成高光谱望远镜，通过推扫或者旋转扫描，获取光谱数据；无线成像模块将光谱数据用于光谱成像；测距模块用于测距。本实用新型将成像技术与光谱技术相结合，探测目标的二维几何空间及一维光谱信息；通过模块化组装，实现旋转式的高光谱成像；结合激光测距技术，实现民用望远镜的测距功能。

Description

多模块可拆卸组装的望远测距高光谱成像系统

技术领域

本实用新型属于高光谱成像领域，涉及多模块可拆卸组装的望远测距高光谱成像系统。

背景技术

高光谱成像系统是一种通过检测到的光谱信息来判断被检测物的物理化学性质的一种技术，而激光测距技术是通过被返回激光的飞行时间、相位等信息来精确测量被检测物的距离的一项技术，这两种技术都包括一个完整的望远镜系统，但是由于用途不同，生产厂商不同，使得各自的设备只能使用原设备厂家自带的望远镜系统，无法做到对光学系统的充分利用，本实用新型提出了一种多模块可拆卸组装的望远测距高光谱成像系统，使得这一情况得以有效解决，降低了实验室科研成本的同时为科研工作提供了便利。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提出了一种多模块可拆卸组装的望远测距高光谱成像系统。

一种多模块可拆卸组装的望远测距高光谱成像系统，包括双筒望远镜、推扫式成像光谱仪、无线成像模块、测距模块；所述的推扫式成像光谱仪，通过转接口和双筒望远镜的目镜进行连接，组成高光谱望远镜，通过推扫或者旋转扫描，获取光谱数据；无线成像模块将光谱数据用于光谱成像；测距模块用于测距。

所述的双筒望远镜，采用伽利略式或开普勒式。

所述的高光谱望远镜中，一个与目镜结合的管透镜，组成一个中继成像系统，将由望远物镜成的像中继成像于狭缝的平面之上，满足中继成像的要求为狭缝位于管透镜的焦平面之上，经过中继成像后的像位于狭缝的平面之上，狭缝上的像透过狭缝后，被第一个非球面透镜将其准直成平行光，并由棱镜光栅组进行色散分光。

所述的棱镜光栅组由两个光楔和一个闪耀光栅组成，经过分光后的光由第二个非球面透镜聚焦在面阵无线cmos相机上获得最后的光谱数据。

所述的测距模块采用一个光电二极管，用于激光相位测距。

所述的无线成像模块包括一个管透镜和无线cmos相机，管透镜与无线cmos相机的目镜结合，组成中继成像系统。

本实用新型所产生的技术效果：

1)将成像技术与光谱技术相结合，探测目标的二维几何空间及一维光谱信息；

2)通过模块化组装。实现旋转式的高光谱成像；

3)结合激光测距技术，实现民用望远镜的测距功能。

附图说明

图1是可拆卸组装的望远测距高光谱成像系统的结构示意图；

图2高光谱望远镜工作示意图；

图3是推扫式成像光谱仪内部结构示意图；

图中，双筒望远镜1、推扫式成像光谱仪2、无线成像模块3、半透半反镜4、测距模块5、高光谱望远镜6、旋转台7、管透镜8、狭缝9、非球面消色差透镜10、棱镜光栅组11、非球面消色差透镜12、无线cmos相机13。

具体实施方式

本实用新型涉及一种高光谱成像，是基于非常多窄波段的影像数据技术，它将成像技术与光谱技术相结合，探测目标的二维几何空间及一维光谱信息。与传统的遥感相比，高光谱分辨率传感器所获得的地物的光谱曲线是连续的光谱信号，这不只是简单的数据量的增加，而是有关地物光谱空间信息量的增加，为利用遥感的技术手段进行对地观测，监测地表的环境变化提供了更充分的信息，从而也使得传统的遥感监测目标发生了本质的变化。

常规的民用望远镜可以直接结合高光谱成像系统进行高光谱遥感，通过模块化的设计，可以方便得进行可拆卸组装使用，进行旋转式高光谱成像。结合激光测距技术，能够利用望远镜的物镜进行测距。本实用新型成本较低，使民用望远镜成为科研级的望远高光谱系统成为了可能。

以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步的阐述。

实施例1

多模块可拆卸组装的望远测距高光谱成像系统如图1所示，由常规商品化的望远镜，推扫式成像光谱仪、成像相机和测距模块四个部分组成。

图1中的双筒望远镜1可以采用常规商品化的双筒望远镜，比如伽利略式和开普勒式，并且可以通过调焦旋钮对双筒望远镜1的物镜进行调焦。远处的景物经过物镜成像后，像经过目镜平行出射。

图1中的推扫式成像光谱仪2，通过转接口可以和双筒望远镜1的目镜进行连接，然后通过推扫或者旋转扫描，进行高光谱成像，从而将普通的双筒望远镜1改造成了高光谱望远镜(如图2的上部分所示)，并且可以随时拆卸，方便存储使用。高光谱望远镜的内部结构如图3所示：管透镜8，它与目镜相结合，组成一个中继成像系统，将由双筒望远镜物镜成的像中继成像于狭缝9的平面之上。满足中继成像的要求为狭缝9位于管透镜8的焦平面之上。经过中继成像后的像位于狭缝9的平面之上，狭缝上的像透过后，被第一个非球面透镜10将其准直成平行光，并由棱镜光栅组11进行色散分光。棱镜光栅组由两个顶角为9.72度的光楔和刻线数为300,闪耀角17.5度的闪耀光栅组成。经过分光后的光由第二个非球面消色差透镜12聚焦在无线成像模块3上获得最后的光谱数据。推扫式成像光谱仪2进行检测需要配备位移台或旋转台7进行移动，同时控制无线成像模块3和位移台或旋转台7，位移台或旋转台7每移动一次，无线成像模块3进行采集一次。每采集一次是一条线区域的光谱数据合集，将推扫后，所有的图片的光谱数据进行堆叠，即可得到高光谱图像。

图2为高光谱望远镜6结合旋转台7进行工作的示意图，通过一边旋转，一边采集，来获取高光谱数据。

图1中的无线成像模块3，其包括一个管透镜8和无线cmos相机13，管透镜与无线cmos相机的目镜结合，组成中继成像系统，双筒望远镜1的物镜成的像经过中继成像系统后，成像在无线cmos相机上。相机可以实时显示当前双筒望远镜物镜所成的像，快速找到所要成像的目标。成像相机前有一块半透半反镜4，一束光用于成像，另一束光用于望远测距。

图1中测距模块5用于测距，本例中采用光电二极管，用于激光相位测距。对于本领域技术人员来说，可以采用多种常规测距手段。激光相位测距中，把连续的激光进行幅度调制，调制光的光强随时间做周期性变化，设发射处与反射处的距离为x，激光的速度为c，返它们之间的时间为t，则有：

设调制波频率为f，从发射到接收间的相位差为

则有：

其中，N为完整周期波的个数，

为不足周期波的余相位。因此可解出：

测定调制光往返过程中所经过的相位变化即可求出时间和距离，测定相位主要是通过将反射的波上的调制信号和原本发射的调制信号进行混频后滤波。设输入信号分别：

那么混频后的结果为：

由上式可以看出，经过模拟乘法器将两个信号相乘，就实现了两个信号的差频与和频信号，其中K_M为增益系数。通过带通滤波器或者低通滤波器后，即可得到差分输出：

当两个信号的频率相同时，差频信号就只有相位信息，通过ADC就可以获取相位信息，然后计算出实际的长度。

Claims (6)

1.一种多模块可拆卸组装的望远测距高光谱成像系统，其特征在于：包括双筒望远镜（1）、推扫式成像光谱仪（2）、无线成像模块（3）、测距模块（5）；

所述的推扫式成像光谱仪（2），通过转接口和双筒望远镜（1）的目镜进行连接，组成高光谱望远镜（6），通过推扫或者旋转扫描，获取光谱数据；

所述的无线成像模块（3）将光谱数据用于光谱成像；

所述的测距模块（5）用于测距。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的双筒望远镜（1），采用伽利略式或开普勒式。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的高光谱望远镜（６）中，一个与目镜结合的管透镜，组成一个中继成像系统，将由望远物镜成的像中继成像于狭缝的平面之上，满足中继成像的要求为狭缝位于管透镜的焦平面之上，经过中继成像后的像位于狭缝的平面之上，狭缝上的像透过狭缝后，被第一个非球面透镜将其准直成平行光，并由棱镜光栅组（11）进行色散分光。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：所述的棱镜光栅组（11）由两个光楔和一个闪耀光栅组成，经过分光后的光由第二个非球面透镜聚焦在面阵无线cmos相机（13）上获得最后的光谱数据。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的测距模块（5）采用一个光电二极管，用于激光相位测距。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的无线成像模块（3）包括一个管透镜（8）和无线cmos相机（13），管透镜与无线cmos相机的目镜结合，组成中继成像系统。

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