[发明专利]三维干涉成像光谱方法

说明书

技术领域

本发明属于三维干涉成像光谱技术领域，尤其涉及一种同时获取物体的三 维空间立体信息和一维光谱信息的方法。

背景技术

成像光谱技术指的是获取一系列具有二维空间坐标的光谱图，利用特征光 谱达到识别目标的技术，其实质是既获得目标的空间图像，又得到其对应的光 谱曲线。

随着科学技术的发展，获取更多信息量：即从获得二维空间信息到获取三 维空间信息；从单一的可见光成像向多谱段范围延伸；从只获取空间分辨信息 到既获得空间信息，又获得光谱信息，已是一种趋势。

到目前为止，已见报道的各种干涉成像光谱技术均是在如何提高光通量、 光谱分辨率、视场等主要技术指标方面取得进展，但无论何种形式的干涉成像 光谱技术仍只能获取二维空间信息和一维光谱信息；而各种三维面形测量技术 也仅是在不断提高测量速度和测量精度，但仍只能测量物体表面各点的空间坐 标，不能得到物体的光谱信息。特别是在三维测量技术中，随着工业的发展和 技术的革新，在动漫制作、模具加工等行业中，要求获得颜色渲染的彩色三维 数据，而目前在彩色三维数字化技术方面的主要方法有：彩色编码法即通过投 射彩色光线到物体表面，拍摄彩色图像进行分析和计算得到彩色三维信息；运 用激光平面主动扫描测量物体表面彩色三维数据，再通过手动操作进行数据拼 接。这些方法由于需要多次拍摄再将数据融合，因此从本质上都需要进行相同 点数据的对准和匹配，计算量较大且对准的精度难以保证。

发明内容

本发明提供了一种可同时获取物体的三维空间立体信息和一维光谱信息的 三维干涉成像光谱方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

1.设置一个双缝干涉装置，被测物体前放置一个狭缝；

2.被测物体反射光在双缝后产生干涉，使用一柱面镜将干涉光束收集到水 平方向(沿二维CCD探测器某一行且平行于纸面)；

3.用二维CCD探测器置于柱面镜的象平面上接收干涉图；

4.狭缝上位于沿狭缝(垂直于纸面)方向的不同视场点的干涉强度分布被 探测器的不同行接收，从而获得一维光谱和物体沿狭缝方向的一维空间信息， 再推扫物体经过狭缝时，即可获得物体平面的空间信息；

5.进行傅立叶变换并计算波长各谱段的RGB值，获得被测物体的单色光谱 图和复色照片；

6.将双缝中的一条平移离开被测物体一段距离，用波长可调制的激光二极 管作为照射光源，通过测量位相的变化值获得被测物体的长度值，即是深度信 息。

本发明具有的优点是：

1)本测量方法可以多获得一维待测物的空间深度信息；和现有的三维测量 技术相比，可以多获得物体的光谱信息。

2)由于可以通过对干涉图进行傅立叶变换获得待测物上每一点的多光谱信 息，即获得了待测物的一系列单色谱照片，因此很容易直接将这些照片合成为 物体的三维彩色照片，避免了现有彩色三维测量技术中数据的拼接和对准问题。

3)测量为非接触式，线扫描方式，使适用的场合更加广泛，也较大程度地 提高了测量效率。

4)采用波长可调的激光二极管测量相位的变化，避免了通常三维几何量测 量中所采用的条纹投影法所带来的相位不确定性带来的缺点。

附图说明

下面结合附图对本发明作详细说明：

图1为干涉成像原理图；

图2为纵向深度信息测量原理图。

附图标记：

S-被测物前的狭缝、S₁-双缝干涉装置的第一狭缝、

S₂-双缝干涉装置的第二狭缝、

S₂’-位置移动前双缝干涉装置的第二狭缝的狭缝位置、

S₃-位置移动后的双缝干涉装置的第二狭缝、

CL-柱面镜；-柱面镜焦平面；L-可调制的激光二极管。

具体实施方式

二维空间信息和一维光谱信息的测量方法