[发明专利]一种基于DMD的光谱成像目标获取系统及方法

权利要求书

1.一种基于DMD的光谱成像目标获取系统，其特征在于：该系统包括成像光路（2）、位于成像光路（2）物面处的目标（1）、位于成像光路（2）像面处的DMD（3）、分光光路（4）以及位于分光光路（4）的像面处的探测器（5），成像光路（2）和分光光路（4）均包括光轴（6），DMD（3）包括工作面（7），成像光路（2）和分光光路（4）的光轴（6）均经过DMD（3）的工作面（7）的中心，DMD（3）的工作面（7）上包括n（n≥2）个处于“ON”状态的微镜扫描单元（8），成像光路（2）将目标（1）放大或者缩小的像聚焦到DMD（3）的工作面（7）上，n个处于“ON”状态的微镜扫描单元（8）将成像光路（2）所成的n个目标像反射到分光光路（4）中进行准直、分光以及聚焦，分光光路（4）的光轴（6）与微镜扫描单元（8）处于“ON”状态时的光线的出射方向平行。

2.根据权利要求1所述的一种基于DMD的光谱成像目标获取系统，其特征在于：DMD（3）的工作面（7）为矩形，DMD（3）的工作面（7）上的微镜阵列为A列x B行，每个微镜扫描单元（8）对应的扫描区域均有列微镜，设每个区域内的微镜扫描单元（8）每次偏转m列微镜（m≥1），那么完成整个DMD（3）的工作面（7）的扫描需要每个微镜扫描单元（8）偏转次。

3.根据权利要求1所述的一种基于DMD的光谱成像目标获取系统，其特征在于：每个微镜扫描单元（8）均包括正和负两种偏转状态，所述两种状态偏转角度相同，方向相反，微镜扫描单元（8）可任意选择其中一种状态作为“ON”状态。

4.根据权利要求1所述的一种基于DMD的光谱成像目标获取系统，其特征在于：分光光路（4）包括准直元件、分光元件和聚焦元件，准直元件用于将处于“ON”状态的微镜扫描单元（8）反射过来的光线进行准直，使光线平行出射到分光元件上，分光元件用于将平行入射的光线进行分光得到色散光谱，聚焦元件用于将色散光谱进行聚焦，使其会聚在探测器（5）上。

5.一种基于DMD的光谱成像目标获取方法，该方法采用上述权利要求1至权利要求4中任意一项基于DMD的光谱成像目标获取系统来实现，该方法包括下列步骤：

. 通过控制DMD（3）的工作面上的n个微镜扫描单元（8）进行第1次偏转，选通n个扫描区域内对应目标像的光进入分光光路（4）；

. 选通的光经过分光光路得到n个色散光谱，同时照射到探测器（5）上，定义色散光谱的色散方向为X轴方向，与X轴方向垂直为Y轴方向，n个目标像的光通过分光光路（4）后，得到n个色散光谱在X轴方向上依次展开，在Y轴方向上得到n个目标像不同空间位置的光谱分量；

. 探测器（5）记录并存储n个微镜扫描单元（8）第1次偏转获取的光谱数据图；

. 控制DMD（3）的工作面（7）上的n个微镜扫描单元（8）第2次偏转，选通n个扫描区域内对应目标像的光进入分光光路（4）；

. 选通的光经过分光光路（4）得到n个色散光谱，同时照射到探测器（5）上，由于目标像在X轴方向上发生了偏移，因此对应的色散光谱在探测器（5）上也相应发生了偏移，探测器（5）记录并存储n个微镜扫描单元（8）第2次偏转获取的光谱数据图；

. 控制DMD（3）的工作面（7）上的n个微镜扫描单元（8）依次进行第3、4、……、次偏转，探测器（5）同步记录并存储每次偏转获取的光谱数据图，其中m表示为每个区域内的微镜扫描单元（8）每次偏转m列微镜（m≥1）；

. 控制DMD（3）的工作面（7）上的n个微镜扫描单元（8）第次偏转，选通n个扫描区域内对应目标像的光进入分光光路（4）；

. 选通的光经过分光光路（4）得到n个色散光谱，同时照射到探测器（5）上，目标像在X轴方向上发生最后一次偏移，只要保证DMD（3）的工作面（7）上第n个扫描区域内最后一列目标像的光谱能完整的入射到探测器（5）上，就完成对整个二维空间目标的光谱成像；

. 对探测器（5）存储的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。