[发明专利]基于数字微镜器件的双波段光谱成像系统及实现方法

权利要求书

1.一种双波段光谱成像的方法,基于如下包括以下步骤双波段光谱成像系统完成：

主要包括一个前置准直光路和两个分光光路：前置准直光路包括目标1、前置准直透镜组2和DMD3，其工作波段包含工作波段1和工作波段2；分光光路4工作波段范围为工作波段1；分光光路5工作波段范围为工作波段2；前置准直透镜组2收集目标1的入射光，使其准直后垂直入射到DMD3工作面上，同时要求前置准直透镜组2的光轴经过DMD3微镜阵列面的中心，DMD3放置在前置准直透镜组2的像面处；控制DMD3的微镜使其处于正偏转状态时，它将光线反射到分光光路4中，以获取工作波段1的光谱，要求分光光路4的光轴与正偏转状态时光线的出射方向平行，并且经过DMD3微镜阵列面的中心；再切换DMD3的微镜处于负偏转状态，它将光线反射到分光光路5中，以获取工作波段2的光谱，要求分光光路5的光轴与负偏转状态时光线的出射方向平行，并且经过DMD3微镜阵列面的中心；

所述的前置准直透镜组2由多个透镜组成，负责将目标1出射的光线进行准直使其垂直入射到DMD3上；其工作波段要同时覆盖工作波段1和工作波段2；

其特征在于，所述方法主要包括如下步骤：

步骤1：控制DMD3的第1个微镜扫描单元正向偏转，反射第1个目标像单元的光进入分光光路4；

步骤2：反射的第1个目标像单元的光经过分光光路4后，其工作波段1的光谱聚焦在探测器上；定义光谱色散的方向为X轴方向，与该方向垂直的Y轴方向为空间位置方向；第1个目标像单元的光谱沿X轴方向按不同波长依次散开，在Y轴方向上得到不同空间位置的光谱分量；

步骤3：分光光路4中的探测器记录并存储了第1个目标像单元在工作波段1的光谱图像，第1个微镜扫描单元的正向偏转结束，完成了第1个目标像单元在工作波段1的光谱成像；

步骤4：控制DMD3的第1个微镜扫描单元负向偏转，反射第1个目标像单元的光进入分光光路5；

步骤5：反射的第1个目标像单元的光经过分光光路5后，其工作波段2的光谱聚焦在探测器上；第1个目标像单元的光谱沿X轴方向按不同波长依次散开，在Y轴方向上得到不同空间位置的光谱分量；

步骤6：分光光路5中的探测器记录并存储了第1个目标像单元在工作波段2的光谱图像，第1个微镜扫描单元的负向偏转结束，完成了第1个目标像单元在工作波段2的光谱成像；

步骤7：控制DMD3的第2个微镜扫描单元正向偏转，反射第2个目标像单元的光进入分光光路4；

步骤8：由于目标像在X轴方向发生了偏移，所以其色散后的工作波段1的光谱在探测器上也发生了偏移；探测器记录并存储此时的光谱图像，第2个微镜扫描单元的正向偏转结束，完成了第2个目标像单元在工作波段1的光谱成像；

步骤9：控制DMD3的第2个微镜扫描单元负向偏转，反射第2个目标像单元的光进入分光光路5；

步骤10：由于目标像在X轴方向发生了偏移，所以其色散后的工作波段2的光谱在探测器上也发生了偏移；探测器记录并存储此时的光谱图像，第2个微镜扫描单元的负向偏转结束，完成了第2个目标像单元在工作波段2的光谱成像；

步骤11：控制DMD3的微镜扫描单元依次正负偏转，并记录和存储相应光谱图像，完成第3、4……n-1个目标像单元在两个工作波段的光谱成像；

步骤12：控制DMD3的第n个微镜扫描单元正向偏转，反射第n个目标像单元的光进入分光光路4；

步骤13：由于不同空间位置在X轴方向上的光谱发生了偏移，所以只需保证分光光路4的探测器能完整采集到最后一个目标像单元在工作波段1的光谱，就可完成对整个空间目标在工作波段1的光谱成像；

步骤14：控制DMD3的第n个微镜扫描单元负向偏转，反射第n个目标像单元的光进入分光光路5；

步骤15：由于不同空间位置在X轴方向上的光谱发生了偏移，所以只需保证分光光路5的探测器能完整采集到最后一个目标像单元在工作波段2的光谱，就可完成对整个空间目标在工作波段2的光谱成像；

步骤16：分别对分光光路4的探测器和分光光路5的探测器采集到的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，完成目标的双波段光谱图像融合处理。