[发明专利]基于DMD和单点探测器的光谱获取方法、装置及系统

说明书

技术领域

本发明涉及高光谱数据获取领域，尤其涉及一种基于DMD(Digital Micro mirror Device，数字微反射镜)和单点探测器的光谱获取方法、装置及系统。

背景技术

目前，高光谱成像技术可以获得比传统成像技术更多的信息，利用这些信息可以完成传统成像数据无法处理的问题。当前大多数成像摄影技术都是基于红、绿、蓝三色信息对于场景影像进行记录的，虽然三色传感成像技术符合人类视觉系统的成像需求，然而从物理原理的角度出发，现实场景并非只有三色信息这么简单。从光源发出或经物体反射的光线具有丰富的波长，其中经红外光覆盖从780nm直至2500nm的广泛区域，包含了大量的信息。场景光线光谱正是指在这段波长范围内光线光强的分布，这种光谱信息能够反应出光源、物体以及场景的自然属性，近红外光谱是众多实验验证中对分类贡献最多的谱段，近红外光对漫反射技术的特殊适用性，使得该技术能对不同形态的物品很方便的取得光谱信息，由于近红外光在常规光纤材料中良好的传输性能，通过光纤可使近红外光谱信息得到远距离输送，使其在工业在线分析中应用具有巨大的潜力。

但是，目前的近红外探测装置的成本非常昂贵，这是由于和可见光不同的是，近红外的探测器需要更多独特的半导体材料，这也导致了近红外的阵列探测器价格昂贵。虽然，现有技术中大多是牺牲时间和增加机械传动装置，并使用单点探测器来代替近红外阵列探测器。但是，机械传动装置的引入和时间成本的增加，造成这种技术方案并不是一个绝佳的解决方案。因此，如何低成本、高效率的实现光谱的获取已经成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种基于数字微反射镜DMD和单点探测器的光谱获取方法。该方法在整个获取装置中，相对现有的近红外探测装置而言，DMD的价格比较低，使得获取光谱的成本大大降低，并且，在整个过程中，无需人工操作，大大提高了获取效率。

本发明的第二个目的在于提出一种基于数字微反射镜DMD和单点探测器的光谱获取装置。

本发明的第三个目的在于提出一种基于数字微反射镜DMD和单点探测器的光谱获取系统。

为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种基于数字微反射镜DMD和单点探测器的光谱获取方法，包括以下步骤：获取预先生成的轮显图片，并通过所述DMD加载所述轮显图片，其中，所述DMD包括M列N行的微反射镜阵列，M、N均为正整数；根据所述轮显图片的轮显时间间隔控制所述微反射镜阵列中的M列微反射镜的开关状态，并定时捕捉单点探测器的输出信号以获得所述光谱中的光强与所述M列微反射镜的对应关系；利用一系列单色光进行标定以获取所述DMD中每列微反射镜反射的波长范围；根据所述光强与所述M列微反射镜的对应关系、以及所述每列微反射镜反射的波长范围绘制光谱曲线。

本发明实施例的基于数字微反射镜DMD和单点探测器的光谱获取方法，通过轮显图片的轮显时间间隔控制微反射镜阵列中的M列微反射镜的开关状态，并定时捕捉单点探测器的输出信号以获得光谱中的光强与M列微反射镜的对应关系，并利用单色光进行标定以获取DMD中每列微反射镜反射的波长范围，最后，根据该光强与列的对应关系和每列微反射镜反射的波长范围绘制光谱曲线，即通过轮显图片的轮显时间间隔来轮流打开DMD反射镜，进而可以选择性的反射某些波段到单点探测器上，并通过反射光强与列的对应关系、以及波长与列的对应关系获得波长与光强的对应关系，最终根据该波长与光强的对应关系即可绘制光谱曲线，在整个获取装置中，相对现有的近红外探测装置而言，DMD的价格比较低，使得获取光谱的成本大大降低，并且，在整个过程中，无需人工操作，大大提高了获取效率。

在本发明的一个实施例中，所述每列微反射镜具有开状态和关状态，当所述每列微反射镜的偏角为正向偏转预设角度时，所述每列微反射镜处于所述开状态，当所述每列微反射镜的偏角为反向偏转所述预设角度时，所述每列微反射镜处于所述关状态。

在本发明的一个实施例中，所述预设角度为12度。

在本发明的一个实施例中，所述轮显图片包括L张图片，L为正整数，所述根据轮显图片的轮显时间间隔控制所述微反射镜阵列中的M列微反射镜的开关状态包括：当根据所述轮显时间间隔显示所述轮显图片中的第i张图片时，控制所述M列微反射镜中的第j列微反射镜的开关状态为开状态，其中，1≤i≤L，1≤j≤M。