CN218628650U - 光谱成像检测系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一光谱成像检测系统，其中所述光谱成像检测系统包括光源、光学组件以及光谱成像检测装置，其中所述光源包括至少一发光体和被设置于所述至少一发光体的至少一滤光片，并且所述滤光片为设定参数范围，其中所述光学组件位于所述光源的前端，所述光源发出的光经由所述光学组件匀光，其中所述光谱成像检测装置基于所述光源发出的光的光谱信息并恢复光谱图像。

Description

光谱成像检测系统

技术领域

本实用新型涉及光谱成像技术领域，尤其涉及一光谱成像检测系统。

背景技术

目前用于可见光的传统CMOS图像传感器已经商品化且很成熟。不过，对于能够捕捉超越红、绿、蓝(RGB)光强度的更复杂图像传感器来说，仍然存在着广泛的市场机遇。因此，业界正积极致力于开发新兴的图像传感器技术，以检测超出人类视觉范围的光，包括更宽的光谱范围、更大的成像区域，以及在每个像素上捕捉光谱数据，同时提高空间分辨率和动态范围。

由于现有普通的光学相机在自然光下拍的照片不包含完整的光谱信息。看一幅波长与光对应的图，可见普通的可见光相机只记录了2/3/4即红绿蓝三个波段的信息，其他波段就都丢掉了，所以我们会看到RGB图像就有3个通道。因为只记录了3个信号，所以也失去了很多颜色的信息，显示的结果和实际场景的颜色信息结果会有很多的误差。

另外，由于图像传感器有一个很严重的缺陷：它只能感受光的强弱，无法感受光的波长。由于光的颜色由波长决定，所以图像传播器无法记录颜色，目前采用在图像传感器前面，设置一层彩色滤光片阵列(Color Filter Array，CFA)，常见的有bayer阵列，一般是2×2的四个格子重复形成的，这四个格子有1个R，1个B，2个G，这是因为人眼视觉对于绿色比较敏感的缘故。随着科技发展，越来越多不同设计的CFA被应用于相机和手机中。但是仍是存在上述的无法真实的表现出真实颜色的缺陷。

实用新型内容

本实用新型的一个主要优势在于提供一光谱成像检测系统，其中所述光谱成像检测系统基于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，获取高光谱分辨率的连续、窄波段的图像数据，有利于获取高保真图像信息。

本实用新型的另一个优势在于提供一光谱成像检测系统，其中所述光谱成像检测系统获得任一谱段的影像信息，可以更加高维的获取图像信息，提高了原来传统相机不能获取的更多信息，进而有利于提供更高保真的图像。

本实用新型的另一个优势在于提供一光谱成像检测系统，其中所述光谱成像检测系统用于检测RGB相机不能分辨的光，并根据光的光谱信息恢复出光谱图像，以便通过所述光谱成像检测系统获取高保真图像。

本实用新型的另一个优势在于提供一光谱成像检测系统，其中由于不同的颜色对应的谱线不同，所述光谱成像检测系统根据恢复的光谱信息可以还原高保真的颜色。

本实用新型的另一个优势在于提供一光谱成像检测系统，其中所述光谱成像检测装置可以验证光谱成像检测装置相比较于传统RGB相机，可以更好地还原并显示真实的颜色信息及图像信息，获得高保真的图像，因此更接近真实的场景需求。

本实用新型的另一个优势在于提供一光谱成像检测系统，其中所述光谱成像检测装置对于医疗检测、勘察等需要真实还原场景的图像信息时，光谱成像检测装置可以更好地解决这个问题。

依本实用新型的一个方面，能够实现前述目的和其他目的和优势的本实用新型的一种光谱成像检测系统，包括：

光源，其中所述光源包括至少一发光体和被设置于所述至少一发光体的至少一滤光片，并且所述滤光片为设定参数范围；

光学组件，其中所述光学组件位于所述光源的前端，所述光源发出的光经由所述光学组件匀光；以及

光谱成像检测装置，其中所述光谱成像检测装置基于所述光源发出的光的光谱信息并恢复光谱图像。

根据本实用新型的一个实施例，所述光学组件被设置在所述滤光片的前端。

根据本实用新型的一个实施例，光谱成像检测装置包括光谱芯片，其中所述光谱芯片进一步包括图像传感器和滤光结构，所述滤光结构位于所述图像传感器的感光路径上，滤光结构为频域或者波长域上的宽带滤光结构。

根据本实用新型的一个实施例，所述光谱芯片包括光电探测层和位于所述光电探测层的感测路径上的光调制层，所述光电探测层被配置为获得经过所述光调制层调制的光信号。

根据本实用新型的一个实施例，所述光谱成像检测装置进一步包括光学系统和数据处理单元，所述光学系统位于所述图像传感器的感光路径上，所述数据处理单元与所述图像传感器相连接。

根据本实用新型的一个实施例，所述滤光结构被一体地形成于所述图像传感器的上表面。

根据本实用新型的一个实施例，所述光谱芯片具有双层的滤光结构，其中用于形成第一层滤光结构的材料被一体地形成于所述图像传感器的表面，第二层滤光结构被设置在第一层所述的滤光结构的上方。

根据本实用新型的一个实施例，所述匀光组件位于光源的前端，所述滤光片位于所述光源和所述匀光组件之间。

根据本实用新型的一个实施例，所述滤光片位于所述光源的前端，所述匀光组件位于所述光源和所述滤光片之间。

根据本实用新型的一个实施例，所述匀光组件为匀光片或匀光球。

根据本实用新型的一个实施例，进一步包括一匀光板，其中所述匀光板位于所述光源的所述发光单元的同侧。

根据本实用新型的一个实施例，其中所述光源包括第一光源和第二光源，所述第一光源设定第一中心波长，所述第二光源设定第二中心波长。

根据本实用新型的一个实施例，其中在所述第一光源和所述第二光源的基础上混合第三中心波长的光，生产第四中心波长和第五中心波长的光。

根据本实用新型的一个实施例，其中所述光源包括第一光源和第二光源，所述第一光源设定第一中心波长，所述第二光源设定第二中心波长，对所述第一光源和所述第二光源在所述第一中心波长的光与所述第二中心波长的光的基础上混合第三中心波长和第四中心波长的光，产生第五中心波长和第六中心波长。

根据本实用新型的另一方面，本实用新型进一步提供一种光谱成像检测装置，包括：

获取光信号单元，处理单元及显示单元。

所述获取光信号单元，用于获取光源发出的光信号，其中所述光源包括发光单元和电连接于所述发光单元的一线路板；和

匀光组件和滤光片，其中所述匀光组件和所述滤光片位于所述光源的前端，所述光源发出的光经所述匀光组件匀光被所述滤光片滤过后获得不同波长的光，以供形成可供检测光颜色的测试环境。

根据本实用新型的一个实施例，所述处理单元用于处理获取光信号单元获取的光信号，并调制产生光谱信息。

根据本实用新型的一个实施例，其中所述显示单元用于显示根据所述光谱信息恢复的带有光谱信息的对应不同中心波长的光源图像。

通过对随后的描述和附图的理解，本实用新型进一步的目的和优势将得以充分体现。

本实用新型的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明和附图得以充分体现。

附图说明

图1是根据本实用新型的第一较佳实施例的一光谱成像检测系统的结构示意图。

图2是根据本实用新型上述第一较佳实施例的所述光谱成像检测系统的一光谱芯片的结构示意图。

图3是根据本实用新型上述第一较佳实施例的所述光谱成像检测系统的一光谱芯片的系统框架示意图。

图4是根据本实用新型上述第一较佳实施例的所述光谱成像检测系统的谱线示意图。

图5A和图5B是根据本实用新型上述第一较佳实施例的一光谱成像检测装置的结构示意图。

图6是根据本实用新型上述第一较佳实施例的所述光谱成像检测装置的led灯在不同颜色下的谱线。

具体实施方式

以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

高光谱成像技术是基于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，获取高光谱分辨率的连续、窄波段的图像数据。因此，高光谱成像捕捉的是一个数据立方，不仅包含图像信息，并且在光谱维度上进行展开，获得任一谱段的影像信息，可以更加高维的获取图像信息，提高了原来传统相机不能获取的更多信息，也为人们提供了更高保真的图像。

依照本实用新型说明书附图之图1至图6所示，依照本实用新型第一较佳实施例的一光谱成像检测系统在接下来的描述中被阐明。所述光谱成像检测系统包括光源10、光学组件20以及光谱成像检测装置30，其中所述光学组件20位于所述光源10的光学路径，所述光谱成像检测装置30对待拍摄物拍摄成像，并得到对应于所述待拍摄物的光谱图像。所述光源10包括至少一发光体11和被设置于所述至少一发光体11光学路径的至少一滤光片12，其中所述滤光片12为设定参数范围，可以为长波通滤光片、短波通滤光片，例如300-800nm，或者半波宽为10nm的中心波长560nm的滤光片。可以理解的是，所述滤光片12的参数范围是由所述光源11的波长范围决定。

可以理解的是，所述滤光片12用于阻断不需要范围的波长，从而控制光谱到达光谱成像检测装置30的有效强度和颜色。

所述光学组件20被设置于所述滤光片12的前端，其中所述发光体11发出的光线经所述滤光片12后，由所述光学组件20匀光，即所述光学组件20被配置为使所述光源 10发光均匀，由于不同的光源发出的光强度不同，且明暗也不一致，因此通过所述光学组件20进行匀光，以便进入到光谱成像检测装置30的光不均匀，出现欠曝或者过曝的情况。

作为示例的，在本实用新型的该优选实施例中，例如所述光源10的所述发光体11为LED点光源，为了可以拍摄到的图形更加准确的光谱信息，以便恢复的带光谱信息的图形更加准确。

本申请实施例的光谱成像检测装置30包括光谱芯片31，其中所述光谱芯片31进一步包括图像传感器311和滤光结构312，所述滤光结构312位于所述图像传感器311的感光路径上，滤光结构312为频域或者波长域上的宽带滤光结构。各个滤光结构不同波长的通光谱不完全相同。滤光结构312可以是超表面、光子晶体、纳米柱、多层膜、染料、量子点、MEMS(微机电系统)、FP etalon(FP标准具)、cavity layer(谐振腔层)、waveguide layer(波导层)、衍射元件等具有滤光特性的结构或者材料。例如，在本申请实施例中，所述滤光结构312可以是中国专利CN201921222710.3中的光调制层。值得一提的是，在本申请的该优选实施例中，所述光谱成像检测装置30还包括线路板、电子元件等必要结构，在此不做赘述。

图2示出了根据本申请实施例的用于计算重构型光谱的光谱图像芯片的示意图。如图2所示意的光谱图像传感芯片为本申请实用新型人在中国专利CN201921222710.3所揭露的一种图像采集芯片及物体成像识别设备，基于所述中国专利CN201921222710.3 的内容可知，包括光调制层、图像传感层以及至少两组像素确认模块，所述光调制层位于图像传感层的上面，每组所述像素确认模块均包括调制单元和感应单元，每个所述调制单元和每个所述感应单元分别上下对应的设置在所述光调制层和图像传感层上。

值得一提的是，在本实用新型的该优选实施例中，所述光谱成像检测装置的所述光谱芯片可以但不限于计算重构型光谱图像芯片。作为示例的，所述光谱芯片31包括光电探测层110和位于所述光电探测层110的感测路径上的光调制层120，所述光电探测层110被配置为获得经过所述光调制层调制120的光信号。

在本实用新型的该优选实施例中，每个所述调制单元内分别设有至少一个调制子单元，每个所述调制子单元内分别设有若干个穿于所述光调制层内的调制孔，同一所述调制子单元内的各个所述调制孔排布成一具有特定排布规律的二维图形结构。在一些具体示例中，所述感应单元包括至少一个感应子单元，各个所述感应子单元成矩阵排列，每个所述感应子单元内分别设有至少一个图像传感器，所有的所述感应子单元之间分别通过所述信号处理电路层电连接。所述光调制层120包括至少一个调制单元121和至少一非调制单元，每一所述调制单元121和每一所述非调制单元分别对应所述光电探测层的至少一个感应单元，即所述调制单元121和所述感应单元111可以是一对一对应设置，也可以是一对多设置，甚至可以是多对一设置，所述非调制单元和所述感应单元111可以是一对一对应设置，也可以是一对多设置，甚至可以是多对一设置，至少包括两个不同调制单元对应的感应单元。

在本实用新型的一个具体实施例中，将每个调制单元121与一个感应单元111相对应的上下设置，以便利用感应单元内的图像传感器311将该调制单元接收的光谱构成一个像素点，通过算法可得到一个像素点上的强度分布。而不同组的像素确认模块对应构成的多个像素点整合可构成一幅包含多个频谱信息的图像。

进一步地，由于每个调制单元内划分的不同区域(调制子单元)的结构参数不同，则每个调制子单元对于不同波长的光的调制作用不同，调制作用包括但不限于散射、吸收、透射、反射、干涉、激元等作用，调制作用的最终效果是确定不同波长的光透过每个调制单元的不同调制子单元区域时的透射谱不同，则针对同一输入光谱在经过同一二维图像结构中不同区域的透射谱不同。

如图3所示，所述光谱成像检测装置30进一步包括光学系统32，所述光学系统位于所述图像传感器311的感光路径上，光通过光学系统32调整再经由滤光结构312进行调制后，被所述图像传感器311接收，获取光谱响应。所述光学系统32可以但不限于透镜组件等光学组件。

在本实用新型的该优选实施例中，所述图像传感器311可以是CMOS图像传感器(CIS)、CCD、阵列光探测器等。所述光谱传感器30还包括数据处理单元33，其中所述数据处理单元33与所述光谱芯片31相电气连接，所述数据处理单元33可以是MCU、 CPU、GPU、FPGA、NPU、ASIC等处理单元，其可以将图像传感器311生成的数据导出到外部进行处理。

例如，当所述图像传感器311测得光谱响应后，传入数据处理单元进行入射光恢复光谱信息计算。该过程具体描述如下：

将入射光在不同波长λ下的强度信号记为x(λ)，所述滤光结构312的透射谱曲线记为T(λ)，所述滤光结构312上具有m组的结构单元，每一组结构单元的透射谱互不相同，整体来讲，滤光结构312可记为Ti(λ)(i＝1,2,3,…,m)。每一组结构单元下方都有相应的物理像素，探测经过滤光结构调制的光强bi。在本申请实施例中，以一个物理像素，即一个物理像素对应一组结构单元，但是不限定于此，在其它实施例中，也可以是多个物理像素为一组对应于一组结构单元。

因此，在根据本申请实施例的计算光谱传感器中，至少二组结构单元构成一个“光谱像素”(可以理解为多组结构单元和对应的图像传感器构成光谱像素)。需要注意的是，所述滤光结构的有效的透射谱(用以光谱恢复的透射谱，叫做有效的透射谱)Ti(λ)数量与结构单元数量可以不一致，所述滤光结构312的透射谱根据识别或恢复的需求人为的按照一定规则去设置、测试、或计算获得(例如上述每个结构单元通过测试出来的透射谱就为有效的透射谱)，因此所述滤光结构312的有效透射谱的数量可以比结构单元数量少，甚至也可能比结构单元数量多；该变形实施例中，某一个所述透射谱曲线并不一定是一组结构单元所决定。进一步，本实用新型可以用至少2个光谱像素去还原图像。即本申请中所述光谱传感器30可以根据光谱响应，去恢复入射光光谱信息，从而根据入射光光谱信息可以进行光谱成像恢复，恢复的图像由于按照每个像素的光谱响应进行重构计算恢复，可以根据不同的像素单元组合形成更加高分辨率的图像信息，且由于 RGB只有三种通道的恢复，而所述滤光结构312的个数远远可以超过三个通道的数量，因此可以形成几十甚至上百通道的恢复，光谱分辨率也随之增加。

进一步，入射光的频谱分布和图像传感器的测量值之间的关系可以由下式表示：

bi＝∫x(λ)*Ti(λ)*R(λ)dλ

再进行离散化，得

bi＝Σ(x(λ)*Ti(λ)*R(λ))

其中R(λ)为图像传感器的响应，记为：

其中，bi(i＝1,2,3,…,m)是待测光透过所述滤光结构312后图像传感器的响应，分别对应m个结构单元对应的图像传感器的光强测量值，当一个物理像素对应一个结构单元时，可以理解为m个物理像素对应的光强测量值，其是一个长度为m的向量。A是系统对于不同波长的光响应，由所述滤光结构312透射率和所述图像传感器311的量子效率两个因素决定。A是矩阵，每一个行向量对应一组结构单元对不同波长入射光的响应，这里，对入射光进行离散、均匀的采样，共有n个采样点。A的列数与入射光的采样点数相同。这里，x(λ)即是入射光在不同波长λ的光强，也就是待测量的入射光光谱。

在本实用新型的另一可选实施例中，与上述实施例不同之处在于，所述滤光结构312被一体地形成于所述图像传感器311上表面，例如量子点、纳米线等。也就是说，所述图像传感器311的感光区域形成所述滤光结构312或材料(纳米线、量子点等)。以滤光结构为例，此时，可以理解为所述图像传感器311的原材料在加工形成所述图像传感器311时，在原材料上表面加工形成所述滤光结构312，所述透射谱和所述图像传感器311的响应是一体的，即可以理解为所述探测器的响应和所述透射谱为同一曲线，此时入射光的频谱分布和图像传感器311的光强测量值之间的关系可以由下式表示：

bi＝Σ(x(λ)*Ri(λ))；

即本实施例中，透射谱Ai(λ)＝Ri(λ)。

在本实用新型的另一可选实施方式中，所述光谱芯片31的结构也可以是上述两个实施例的组合，即在具有滤光结构的图像传感器上设置至少一用以调制入射光的滤光结构。可以理解为，将第一个实施例中的图像传感器(即光探测器阵列)可以是CMOS图像传感器(CIS)、CCD、阵列光探测器等换成第二个实施例中集成有滤光结构的图像传感器。也就是说，在本申请的该可选实施方式中，所述光谱芯片31具有双层的滤光结构312，其中用于形成第一层滤光结构312的材料(纳米线、量子点等)被一体地形成于所述图像传感器311的表面，第二层滤光结构312(CMOS图像传感器(CIS)、CCD、阵列光探测器等)被设置在第一层所述的滤光结构312的上方。

此时，入射光的频谱分布和图像传感器的光强测量值之间的关系可以由下式表示：

bi＝∫x(λ)*Ti(λ)*Ri(λ)dλ

再进行离散化，得

bi＝Σ(x(λ)*Ti(λ)*Ri(λ))

本实施例中，Ai(λ)＝Ti(λ)*Ri(λ)

即B＝AX

根据已知的透射谱A以及所测得的B待测光透过滤光结构后所述图像传感器311的响应，可以通过计算获得入射光的光谱信息。这里，X表示算法要恢复的光谱图像张量，一般由w、h、c三个阶组成，其中，w为图像宽度，单位为“个像素”；h为图像高度，单位为“个像素”；且c为光谱成像检测装置输出的光谱图像通道数(例如：对于RGB 图像，c＝3)。并且，A为所述光谱成像检测装置的事先标定的光谱响应张量，由w、h、 l三个阶组成，其中维度l为标定分辨率。也就是说，标定设备给出的目标谱段的光谱数据通道数。该张量A表征了光敏芯片(即光谱芯片)，例如，如上所述的图像传感器311 上结构对不同波长的单色光的透射能力。其中，A(i,j,o)代表张量A的第i行、第j列、第o层的数的值，即像素(i,j)对第o条单色光的透射率，且A(,,o)表示单独针对第o条单色光的全光敏芯片透射率。此外，B是光谱成像检测装置的光敏芯片给出的光能量响应信号矩阵，由w、h两个阶组成。另外还可以通过深度神经网络的结构和适当的低维结构足以强加来自CSI的基础光谱图像的结构。我们通过在第一个网络层建模的Tucker 表示分析了低维结构。所提出的方案是通过最小化压缩测量和预测测量之间的L2-范数距离来获得的，并且在前向算子之前形成所需的恢复光谱图像。

由于不同的颜色对应的谱线不同，因此根据恢复的光谱信息可以还原高保真的颜色。图4所示为绿色和黄绿色激光器发出的激光所测得的光谱曲线。两个曲线各有一个尖峰，中心波长分别为532nm和561nm。现有的传统RGB图像传感器无法有效区分这两条光谱的色彩，因此这两个肉眼可明显区分的色彩在传统RGB相机拍得的图像中是无法区分的。

因此，在本实用新型的该优选实施例中，所述光谱成像检测系统是由所述光源10发出设定参数范围的光，经由所述光学组件20到达待拍摄物，其中待拍摄物的反射光线被所述光谱成像检测装置30接收，其中所述光谱成像检测装置可根据不同颜色对应的谱线不同，恢复的光谱信息可以还原高保真的颜色。简言之，通过所述光谱成像检测系统所恢复出人眼可以明显区分的色彩，其中该色彩是通过现有的RGB图像传感器午饭有效区分的。也就是说，通过所述光谱成像检测系统恢复出的图像信息能够相较于现有的RGB相机具有更加饱和的色彩。

如图5A和图5B所示，依照本实用新型的另一方面，本申请进一步提供一种光谱成像检测装置，其中所述光谱成像检测装置包括获取光信号单元，处理单元及显示单元。

所述获取光信号单元，用于获取光源10A发出的光信号，其中所述光源10A包括发光单元11A和电连接于所述发光单元11A的一线路板12A；和

匀光组件20A和滤光片30A，其中所述匀光组件20A和所述滤光片30A位于所述光源的前端，所述光源10A发出的光经所述匀光组件20A匀光被所述滤光片30A滤过后获得不同波长的光，以供形成可供检测光颜色的测试环境。

所述匀光组件20A位于所述光源10A的光出射方向的前端，所述滤光片30A位于所述匀光组件20A和所述光源10A之间；或者所述滤光片30A位于所述匀光组件20A的前端。所述光源10A进一步包括至少二发光单元11A和电连接于所述至少二发光单元 11A的一线路板12A，其中所述发光单元11A为光功率接近光谱不同的点光源，并且所述光源10A的所述至少二发光单元11A通过两个相同的匀光组件20A进行匀光。

由于所述光源10A的所述至少二发光单元11A的中心亮度过高且亮度分布不均匀，拍摄时不易得到本身颜色。因此通过所述匀光组件20A进行匀光，得到较大且均匀的发光体(或光斑等)，再通过所述滤光片30A进行滤光，获得不同中心波长的光源。每个所述发光单元11A可以控制通过不同的滤光片30A获取同色同照度和色度的光，但是对应的波长不同。

可以理解的是，在日常生活中，不同的颜色呈现的光谱谱线的中心波长不同，如图6所示为led灯在不同颜色下的谱线。但是由于图像传感器有一个很严重的缺陷：它只能感受光的强弱，无法感受光的波长。由于光的颜色由波长决定，所以图像传播器无法记录颜色，目前采用在图像传感器前面，设置一层彩色滤光片阵列(Color Filter Array， CFA)，常见的有bayer阵列，一般是2×2的四个格子重复形成的，这四个格子有1个 R，1个B，2个G，这是因为人眼视觉对于绿色比较敏感的缘故。随着科技发展，越来越多不同设计的CFA被应用于相机和手机中。但是仍是存在上述的无法真实的表现出真实颜色的缺陷。

通过传统的RGB相机对两个不同波长的两个发光球进行拍摄时，虽然两个光球的光谱不同，且人眼对两个光球的颜色也可轻易区分，但在由传统RGB相机拍摄的图像呈现相同的颜色。相应地，通过本申请上述第一较佳实施例的所述光谱成像检测系统可对不同波长的两个发光球进行拍摄，并且所述光谱成像检测系统恢复出的光谱图像可以轻易分辨出两个光球的颜色。

所述匀光组件20A可以但不限于匀光片或匀光球。作为示例的，在本实用新型的该优选实施例中，所述匀光组件20A被实施为匀光球，可以更好的获取拍摄图像。

值得一提的是，在本实用新型的该优选实施例中，在同一个光源10A下，并且通过同一所述匀光组件20A，对所述光源10A发出的光进行匀光。通过位于所述匀光组件 20A前端或后端的两个不同的滤光片30A，使得通过两个不同的所述匀光片30A发出的光的颜色并不相同。

作为示例的，在本实用新型的该优选实施例中，两个不同的所述滤光片30A分别为： 532nm和560nm。本领域技术人员可以理解的是，除了使用不同滤光片外，还可以使用不同的光源，也就是说，在本申请的另一可选实施方式中，通过设置两个或多个不同光源10A，比如波长不同的激光光源，使得不同光源10A通过所述匀光组件20A发出具有不同波长的检测光。值得一提的是，不同光源10A发出的光并不足以被现有技术的RGB 相机拍摄出颜色区别，但是可通过光谱成像检测装置获取不同颜色的图像信息。

进一步的，把所述滤光片30A固定到所述光源10A中心，使用黑色的装置或者黑胶带封住LED灯大面积的出光区域，确保只从滤光片30A上透过设定波段的光。可以很好地还原通过(光源)激光、滤光片、匀光球发出的光效果，此时人眼实际看到的是不同颜色的光，但是拍摄时通过可以调整手机相机的曝光时间，使匀光球不过曝，拍摄出的照片很难区分人眼可以看到的真实的颜色。因此传统的图像传感器(RGB相机)很难获得高保真的图像。

通过本申请提供的测试方法，可以验证光谱成像检测装置相比较于传统RGB相机，可以更好地还原并显示真实的颜色信息及图像信息，获得高保真的图像，因此更接近真实的场景需求，对于医疗检测、勘察等需要真实还原场景的图像信息时，光谱成像检测装置可以更好地解决这个问题。

在本申请的该优选实施例中，所述光谱成像检测装置可以提供用于检测、分辨以及验证光谱成像检测装置相比较于传统RGB相机可以更好地还原并显示真实的颜色信息及图像信息，获得高保真的图像。也就是说，所述光谱成像检测装置可以提供适于检测图像传感器(比如光谱成像检测装置或者RGB图像传感器等)拍摄接近真实环境颜色的场景需求，以供医疗检测、勘察等需要真实还原场景的图像信息时，所述光谱成像检测装置相比于所述RGB图像传感器可以更好地解决这个问题。

所述如图6所示，所述光谱成像检测装置进一步包括一匀光板40A，其中所述匀光板40A被设置在所述光源10A的一侧，使得不同光源10A发出的光线投射在所述匀光板40A，通过拍摄所述匀光板40A被照射面的光，便于观察和比对。作为示例的，在本申请的一个具体示例中，实际人眼看到的效果是左侧的绿更偏翠绿(中心波长532nm)，右侧是明显的黄绿(中心波长561nm)，但通过RGB相机拍出来的效果即图片的两个颜色相同。本申请提供的测试系统还检测了：其中一个光源10A的led二极管中心波长 463nm蓝光，另一光源10A的中心波长390nm紫光，拍出来都显示蓝色。

依照本实用新型的另一方面，本申请的另一实施例，所述光源10A也可以不是相同光源，即所述光源10A的数量可以为二或多个。与上述实施例不同的是，所述光源10A 包括第一光源10a和第二光源10b，其中所述第一光源10a设定第一中心波长，所述第二光源10b设定第二中心波长，按照第一中心波长及所述第二中心波长发出的光作为基础参数，所述第一中心波长的光与所述第二中心波长的光肉眼实际可以看出区别，或看不出区别，而传统图像传感器不能识别。也就是说，现有技术的图像传感器对第一光源 10a和所述第二光源10b拍摄出的图像并不能识别出区别。

对所述第一光源10a和所述第二光源10b的基础上混合第三中心波长的光，即在所述第一中心波长的光与所述第二中心波长的光的基础上混合第三中心波长的光，生产第四中心波长和第五中心波长的光；或者对所述第一光源10a和所述第二光源10b在所述第一中心波长的光与所述第二中心波长的光的基础上混合第三中心波长和第四中心波长的光，产生第五中心波长和第六中心波长的光用于测试。由于图像传感器的线性特性，混合所得到的第五、第六中心波长的光也可以得到传统图像传感器无法辨别色差，而光谱成像检测装置可以恢复出不同的色差。人的眼睛可以看出或者看不出色差，光谱成像检测装置都可以得到对应不同的颜色的光谱曲线，并由此恢复不同颜色的图像信息。

在本申请的该优选实施例中，所述处理单元用于处理获取光信号单元获取的光信号，并调制产生光谱信息。

在本申请的该优选实施例中，其中所述显示单元用于显示根据所述光谱信息恢复的带有光谱信息的对应不同中心波长的光源图像。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例而并不限制本实用新型。本实用新型的目的已经完整并有效地实现。本实用新型的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本实用新型的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (14)

1.光谱成像检测系统，其特征在于，包括：

光源，其中所述光源包括至少一发光体和被设置于所述至少一发光体的至少一滤光片，并且所述滤光片为设定参数范围；

光学组件，其中所述光学组件位于所述光源的前端，所述光源发出的光经由所述光学组件匀光；以及

光谱成像检测装置，其中所述光谱成像检测装置基于所述光源发出的光的光谱信息并恢复光谱图像。

2.根据权利要求1所述的光谱成像检测系统，其中所述光学组件被设置在所述滤光片的前端。

3.根据权利要求1所述的光谱成像检测系统，其中光谱成像检测装置包括光谱芯片，其中所述光谱芯片进一步包括图像传感器和滤光结构，所述滤光结构位于所述图像传感器的感光路径上，滤光结构为频域或者波长域上的宽带滤光结构。

4.根据权利要求3所述的光谱成像检测系统，其中所述光谱芯片包括光电探测层和位于所述光电探测层的感测路径上的光调制层，所述光电探测层被配置为获得经过所述光调制层调制的光信号。

5.根据权利要求3所述的光谱成像检测系统，其中所述光谱成像检测装置进一步包括光学系统和数据处理单元，所述光学系统位于所述图像传感器的感光路径上，所述数据处理单元与所述图像传感器相连接。

6.根据权利要求3所述的光谱成像检测系统，其中所述滤光结构被一体地形成于所述图像传感器的上表面。

7.根据权利要求3所述的光谱成像检测系统，其中所述光谱芯片具有双层的滤光结构，其中用于形成第一层滤光结构的材料被一体地形成于所述图像传感器的表面，第二层滤光结构被设置在第一层所述的滤光结构的上方。

8.根据权利要求1所述的光谱成像检测系统，进一步包括匀光组件，其中所述匀光组件位于光源的前端，所述滤光片位于所述光源和所述匀光组件之间。

9.根据权利要求1所述的光谱成像检测系统，进一步包括匀光组件，其中所述滤光片位于所述光源的前端，所述匀光组件位于所述光源和所述滤光片之间。

10.根据权利要求8或9所述的光谱成像检测系统，其中所述匀光组件为匀光片或匀光球。

11.根据权利要求1所述的光谱成像检测系统，进一步包括一匀光板，其中所述匀光板位于所述光源的同侧。

12.根据权利要求1所述的光谱成像检测系统，其中所述光源包括第一光源和第二光源，所述第一光源设定第一中心波长，所述第二光源设定第二中心波长。

13.根据权利要求12所述的光谱成像检测系统，其中在所述第一光源和所述第二光源的基础上混合第三中心波长的光，生产第四中心波长和第五中心波长的光。

14.根据权利要求12所述的光谱成像检测系统，其中对所述第一光源和所述第二光源在所述第一中心波长的光与所述第二中心波长的光的基础上混合第三中心波长和第四中心波长的光，产生第五中心波长和第六中心波长。

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