[发明专利]高光谱相机、高光谱成像装置及控制方法

说明书

本发明公开了一种高光谱相机、高光谱成像装置及控制方法。其中，高光谱成像装置包括：光学镜头，用于收集物料的反射光；入口狭缝，入口狭缝位于光学镜头的焦点处，以便反射光聚焦至入口狭缝；分光系统，用于将由入口狭缝入射的反射光分为多束单色光；数字微型反射镜阵列，包括多个微型反射镜，多个微型反射镜处于第一状态时，多束单色光通过多个微型反射镜反射后由分光系统聚焦为一条光束线；线阵传感器，用于接收光束线；控制器，用于调整数字微型反射镜阵列的工作模式，以控制多个微型反射镜的状态切换顺序和切换时间。本发明的高光谱成像装置具有波长任意选择或合并的低光谱分辨率、高速扫描模式，同时具有成本低的优点。

技术领域

本发明涉及多光谱成像技术领域，特别涉及一种高光谱相机、高光谱成像装置及控制方法。

背景技术

高光谱技术是由光谱学与图像技术交叉融合形成的技术，既可以利用图像信息进行目标形状大小和分布研究，也可以利用光谱信息进行物质的鉴别分类。这种技术最早被用于遥感领域，后被引入到医药学、农业检测等领域。同样在农产品谷物分级或者废品回收过程中，利用高光谱技术可以对多种形状复杂的谷物和废品进行自动在线识别，但庞大的谷物和废品数量要求扫描速度足够快，且光谱数据中很多波长数据是没有价值的，因此迫切需要一种波长任意选择的高速高光谱检测技术，另外由于谷物和废品的价值相对较低，高光谱相机的成本不能太高。相关技术中，高光谱相机成像原理包括摆扫式光谱成像、推扫式光谱成像、电控可调谐滤光成像。摆扫式光谱成像内部采用棱镜或光栅分光加上线阵传感器，每次只能采集单点的光谱数据，要得到物料的高光谱图像，必须X、Y方向上摆动扫描物料的每个点。摆扫式高光谱成像的光谱分辨率较高，采用线阵传感器成本较低，但每个点的光谱采集时间较长导致其空间上分辨率较差(cm级别)，无法用于谷物等小物料识别。推扫式光谱成像内部采用棱镜或光栅分光加上面阵传感器，每次采集一行几百个点的光谱数据，要得到物料的高光谱图像，只需要将物料相对于相机作直线运动即可。推扫式高光谱成像的光谱分辨率和水平方向空间均分辨率均较高，但由于每行的所有光谱均采集导致其帧频较低，其在物料运动方向上分辨率较低；且由于采用的是面阵传感器，其成本较高，特别是波长大于1700nm的近红外面阵传感器，厂商可选择性较少且价格十分昂贵。电控可调谐滤光成像内部采用电压调谐式滤光晶体加上面阵传感器，物料无需运动，只调节电压即实现可选择波长的光谱成像；电控可调滤光成像的光谱分辨率和两维空间分辨率均较高，选择指定的波长成像，其帧频速度较快，但可调谐滤波晶体和面阵传感器均较昂贵，近红外波段的晶体和传感器更是昂贵。

相关技术中高光谱相机因为具有较高的光谱分辨率，可以得到非常丰富的光谱信息，利用这些光谱信息能够进行农业病情、医药成分等检测分析，但由于光谱数据较多，无法应用在诸如谷物分级和废品回收等在线检测应用中，在线检测应用要求高光谱技术要有波长任意选择功能和较高的扫描速度，且具有较低成本，但是现有高光谱技术或产品无法实现上述要求。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种高光谱成像装置。该高光谱成像装置既具有传统高光谱相机的高光谱分辨率、低扫描速度模式，又具有波长任意选择或合并的低光谱分辨率、高速扫描模式，同时具有成本低的优点，尤其适用于在线识别检测。

本发明的另一个目的在于提供一种高光谱相机。

本发明的再一个目的在于提供一种高光谱成像装置的控制方法。