[发明专利]一种三维立体高光谱成像系统及成像方法

说明书

本发明为解决现有三维立体成像在立体拍摄中各参数的调整和确定过程非常繁琐和复杂，即使出厂时已经进行微米级别的调校，但在实际拍摄时，仍需自己进行手工调整，以保证两个摄像机的画面维持较好的一致性和匹配性的技术问题，而提供一种三维立体高光谱成像系统及成像方法。本发明包括来自被测目标辐射或反射的两条光路，出射光经过前置准直系统压缩准直后、前置起偏器后形成线偏振光，再进入声光可调谐滤波器中与超声波发生声光相互作用，产生0级透射光与±1级衍射光，衍射光经后置检偏器、成像镜聚焦于成像探测器，采集带有目标信息的图像传输至计算机控制终端，最后通过合成两束窄带光图像，得到目标的三维立体高光谱图像。

技术领域

本发明涉及三维立体高光谱成像技术领域，具体涉及一种三维立体高光谱成像系统及成像方法。

背景技术

对于人类而言“一图胜千言”，来自图像的信息反馈效率远超语言等其他媒介。视觉系统作为人类最重要的感知手段，其信号量的吸收率是信号总量的70％-80％，依靠视觉认识客观世界从而得到有用信息的过程是不可替代的。通过光信号的接收，视觉系统才可以感受、获取和理解分析外在事物的表象，视觉感知能力具有最复杂的系统。在现实世界中，客观存在的事物和场景都是立体的，自然界的环境经过我们的双眼可以得到不同的二维视觉图像，再利用视觉感知系统不断进行处理后，就可以完全获取到任何对象的空间信息，从而形成立体视觉场景。当视觉与自然环境进行全面的有机融合，我们便可以轻而易举的认识到整个世界。

二维视觉是一个平面图像，通过分析或比对来鉴别物体，能看到物体一个平面上的特征，可用于缺陷检测、图标对齐、条形码与字符识别以及各种二维图像几何解析。二维视觉虽技术成熟，但随着实际要求越来越高，被测环境条件越来越复杂苛刻，平面视觉系统的缺陷也愈发突出。因其无法获得物体的空间坐标信息，所以不支持与形状相关的信息获取，如：物体平滑性、深度、高度或者在具有接触侧的物体位置关系。三维技术不断获得突破，在精度、实用性等方面都是二维无法相提并论的，三维机器视觉正不断取缔二维系统成为当前视觉发展的最新趋势。人眼所看到的真实世界并不只是简单的平面图像，而是具有景深的立体三维结构。在观测同一物体时，由于被测目标反射出来的众多光线都带有一定角度，双眼存在一定间距，所以看到的图像也就存在一定的差别，大脑将这两幅画面综合在一起，形成一种深度三维视觉，这种带有立体感的视觉即三维成像。三维立体成像技术能迅速及时地获取大量准确客观的被测目标信息，是一种通过分析揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术，可以形成多层次、多方式、多侧面、全方位的综合信息，大大拓宽了研究广度和深度。三维立体光谱成像技术是目前世界上最先进的立体显示技术，是一种可以准确揭示出物体特征及变化的综合性探测技术，大大拓宽了目标识别的研究广度和深度。

高光谱成像技术，是在机载或者星载光谱成像技术基础之上研制出来的一种具有更多窄带光谱的目标探测手段，其基本作用原理是在大量相邻或重叠的密集光谱波段中收集被测目标的反射或者辐射数据，不仅可以提供被识别目标丰富的空间结构信息和众多的光谱信息，还可以提供被识别目标的表面二维数据和被测空间中任何区域相对应的像素的第三维光谱数据。很多地表物质的吸收峰半宽度在20～40nm之间，由于高光谱成像技术的光谱探测分辨能力一般都小于10nm，因此这种技术可以探测出更多具有光谱特征的地表物质。也就是说，高光谱技术可以将那些多光谱无能为力的物质被识别出来，将被识别目标用完整且连续的光谱曲线描绘出来形成光谱数据，可以间接反映出被识别目标的组分信息。