[实用新型]一种可编程偏振超光谱成像仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种偏振超光谱成像仪，具体涉及一种能同时获取正交偏振光谱图像信息、具有光子计数成像能力和多谱段复合成像能力的可编程偏振超光谱成像仪。

背景技术

利用光谱图像信息可以获得目标的物质组成、含量等化学特征及其空间分布信息，因而成像光谱技术在国民经济社会的各个领域具有广泛的应用前景。

首先，成像光谱仪可以作为空间飞行器的有效载荷，利用其获取的光谱信息可以应用于以下领域：土地资源调查(矿产勘探、城市规划、城郊土地分类利用、土地沙化治理和土壤侵蚀监测等)、林业(林业资源调查和伐林造林监测等)、生态(环境监测、陆地生态研究和区域生态环境评价等)、农业(大面积农业资源监测、农作物产量预测、农作物长势分析预测、病虫害监测等)、深空探测(月球、火星等星体的矿物勘探、太阳系行星大气探测等)等领域。

其次，光谱分析技术还广泛应用于食品饮料、石油化工、纺织、临床医学等各个行业。

偏振图像信息提供了关于目标的粗糙度、含水量、空隙度、微粒粒径等物理特征及其空间分布信息。

偏振遥感与传统遥感相比，有许多独特之处，它可以解决普通光度学无法解决的一些问题，如云和气溶胶的粒径分布等。

来自地物的散射光往往为线偏振光，如林冠覆盖、耕地、草场的散射光具有20％以上的偏振度，泥滩和水面的反射光具有50％以上的偏振度，不同地物具有不同的偏振特征，而人造目标往往具有比自然目标更强的偏振特征，利用这些偏振信息可以反演出地物目标的物理结构、水份含量、岩石中的金属含量等，监测海水污染状况，探测地面上空云分布、种类、高度及大气气溶胶粒子的尺寸分布等。

无疑，与成像光谱技术和成像偏振技术相比，偏振超光谱成像技术可以获取更详尽、更全面的目标信息。

成像光谱技术依分光原理可分为干涉型(空间调制型、时间调制型)、色散型(光栅型和棱镜型)和滤光型(旋转滤光片、液晶可调谐滤光器(Liquid Crystal Tunable Filter，LCTF)、声光可调谐滤光器(Acousto-Optic Tunable Filter，AOTF)等)三种，每种均有其优缺点及其适用范围，其中基于声光可调谐滤光器(Acousto Optic Tunable Filter，AOTF)的成像光谱技术具有光谱通道和光谱透过率可快速电调谐所提供的灵活性(光谱通道顺序或随机调谐、多通道同时获取、智能自主光谱通道选择和获取、实现矩形光谱响应曲线等)、无运动部件带来的结构紧凑性(适应恶劣的力学环境)、无需复杂数据处理带来的易用性以及能同时获取偏振、光谱和图像等多维信息(提高目标探测和识别的能力)的集成性等诸多特色，而具有广泛的应用前景。

由于自然光经AOTF衍射后产生偏振态正交的窄带O光和E光，同时采集窄带O光和E光图像即可构成最简单和紧凑的偏振超光谱成像系统(Li-Jen Cheng，Tien-Hsin Chao，MackDowdy，Clayton LaBaw，Cohn Mahoney，George Reyes，“Multispectral imagingsystems using acousto-optic tunable filter”，Proc.SPIE Vol.1874，pp.223-231，1993.)。但已有技术方案有以下缺陷：(1)不具备光子计数成像能力而限制了对暗弱目标的探测；(2)没有补偿AOTF调谐时引起的图像漂移，从而导致复原光谱因谱段混叠而信噪比恶化；(3)AOTF驱动装置采用基于DDS(Direct Digital Synthesizer，直接数字频率合成器)芯片的单频驱动方案，无法获得多频模式下多谱段复合图像。

实用新型内容