[发明专利]一种基于数字微镜器件的像素级扫描光谱成像系统及成像方法

权利要求书

1.一种基于像素级扫描光谱成像系统的像素级扫描光谱成像方法，所述像素级扫描光谱成像系统主要包括：目标1、前置成像系统2、DMD3、准直镜4、光栅5、成像物镜6、CCD相机7；目标1与DMD3分别放置在前置成像系统2的物面与像面处，DMD3上的微镜将前置成像系统2所成的目标像反射给准直镜4，经过准直镜4的光线平行照射到光栅5上，光栅5色散后的光谱最后由成像物镜6成像到CCD相机7上；

所述的前置成像系统2包括前置成像镜，它将目标成像到第一像面处；

所述的DMD3包括多种微镜阵列；具有两种稳定的偏转状态：正偏转和负偏转,正负偏转角度相同，方向相反；当微镜处于正偏转时，将选通目标像的光反射到后续光路中；当微镜处于负偏转时，将目标像的光反射到后续光路外，从而实现像素扫描功能；

所述的准直镜4、前置成像系统2、DMD3构成了像素扫描系统；其中，DMD3放置在前置成像系统2的像面处；准直镜4放置在DMD3的出射光路中；

所述的光栅5可以为反射式光栅或透射式光栅；

所述的光栅5、成像物镜6、CCD相机7构成了分光成像系统；其中，光栅5、CCD相机7分别放置在成像物镜6的物面和像面处，

其特征在于，包括以下基本步骤：

步骤1：通过控制DMD3使得第1列微镜偏转，选通目标像的光进入后续光路系统；

步骤2：选通的光经过后续光路系统使光谱平行照射到CCD相机7上；

步骤3：定义光谱色散方向为X轴方向,与X轴垂直为Y轴方向，目标光通过光栅5色散后，在X轴方向上不同波长依次色散开，在Y轴方向上得到不同空间位置的光谱分量；

步骤4：CCD记录、存储探测到的第1幅光谱数据图，完成第1列像素的光谱成像；

步骤5：控制DMD使得第2列的微镜偏转，选通目标像的光进入后续光路系统；

步骤6：由于目标像在X轴方向上发生了偏移，因此对应色散后的光谱在CCD相机上也相应发生了偏移；记录此时的光谱数据图，完成第2列像素的光谱成像；

步骤7：控制DMD微镜的偏转，使得系统依次完成第3、4、……、n-1列目标像的光谱成像；

步骤8：控制DMD使得第n列的微镜偏转，选通目标像的光进入后续光路系统；

步骤9：由于不同空间位置在X轴方向上的光谱像发生了偏移，因此只要保证最后一列目标像的光谱能完整的入射到CCD相机上，就可完成对整个空间目标的光谱成像；

步骤10：对CCD相机测得的n幅光谱图像进行数据处理，得出目标的二维空间景象和一维光谱信息，完成目标的光谱成像。