[发明专利]一种高光谱成像设备

说明书

本发明实施例提供了一种高光谱成像设备，包括：成像镜头、第一中继透镜、第二中继透镜、第三中继透镜、分束器、棱镜、反射式掩码及相机传感器；沿入射光线传输方向依次设置成像镜头、第一中继透镜、分束器、棱镜、第二中继透镜及反射式掩码，在反射光线通过分束器反射方向上依次设置第三中继透镜及相机传感器；设备处于采集场景图像情况下，反射式掩码反射入射光线至棱镜，棱镜对入射光线反向色散并出射至分束器，分束器反射光线经过第三中继透镜入射至相机传感器，以使相机传感器采集压缩观测图像，并基于图像确定目标场景的二维图像与一维光谱信息。降低了高光谱成像采集过程中对相机传感器负载，并实现了对高光谱图像数据快速、精确地采集。

技术领域

本发明涉及高光谱成像技术领域，特别是涉及一种高光谱成像设备。

背景技术

高光谱成像技术是一种测量场景二维图像与一维光谱信息的成像技术，在遥感测量、医疗诊断、食物检测、文物珠宝鉴定等方面有着广泛的应用。使用高光谱成像设备采集到的图像可以展示采集场景对应的不同波长的光的强度分布信息。

相关技术中，高光谱成像设备一般基于空间扫描以及波长扫描两种方式。使用空间扫描的高光谱成像设备，通常通过点扫描或者线扫描等方式对场景逐点或者逐行进行高分辨率光谱扫描测量，以采集图像。然而，由于空间扫描是逐点或者逐行对场景进行高分辨率光谱的测量，因此，使用空间扫描的高光谱成像设备常常存在因扫描速度慢导致的无法实现对高空间分辨率的图像快速采集的问题。

使用波长扫描的高光谱成像设备，通常使用多组不同带通光滤波器，依次采集同一场景在不同光谱带下的图像。然而，在采集过程中，使用波长扫描的高光谱成像设备需要多次切换不同带通光滤波器对同一场景进行采集，也具有成像速度慢的问题。

同时，基于空间扫描以及波长扫描的高光谱成像设备在进行高空间分辨率以及高光谱分辨率的图像采集时，采集得到的大量的三维数据还会导致高光谱成像设备的图像存储负载过高。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种高光谱成像设备，以在降低高光谱成像采集过程中对相机传感器的负载的同时，实现对高光谱图像数据快速、精确地采集。具体技术方案如下：

本发明实施例提供了一种高光谱成像设备，所述高光谱成像设备包括：成像镜头、第一中继透镜、第二中继透镜、第三中继透镜、分束器、棱镜、反射式掩码及相机传感器；

沿入射光线的传输方向依次设置所述成像镜头、所述第一中继透镜、所述分束器、所述棱镜、所述第二中继透镜及所述反射式掩码，在反射光线通过所述分束器反射的方向上依次设置所述第三中继透镜及所述相机传感器，其中，所述反射光线为光线通过所述反射式掩码反射后的光线；

所述高光谱成像设备处于采集目标场景的图像的情况下，所述反射式掩码反射通过所述棱镜色散后的入射光线至所述棱镜，所述棱镜对入射的光线反向色散的出射光传输至所述分束器，所述分束器的反射光线经过所述第三中继透镜入射至所述相机传感器，以使所述相机传感器采集到压缩观测图像，并基于所述压缩观测图像确定所述目标场景的二维图像与一维光谱信息。

可选的，所述高光谱成像设备还包括滤光片；

所述滤光片设置于所述成像镜头及所述第一中继透镜之间，其中，所述滤光片包括长波通滤光片及短波通滤光片中的至少一个。

可选的，所述反射式掩码的像素分布为按照随机图案或者预设图案分布，所述反射式掩码的像素包括完全透光像素及完全反射像素。

可选的，所述成像镜头与所述第一中继透镜之间的距离为所述成像镜头的焦距与所述第一中继透镜的焦距之和，所述第二中继透镜与所述反射式掩码之间的距离为所述第二中继透镜的焦距。

可选的，所述第三中继透镜与所述相机传感器之间的距离为所述第三中继透镜的焦距。