[发明专利]一种基于数字微镜器件的像素级扫描光谱成像系统及成像方法

摘要

本发明公开了一种基于数字微镜器件的像素级扫描光谱成像系统及成像方法，属于成像光谱领域。该基于数字微镜器件的像素级扫描光谱成像系统主要包括：目标1、前置成像系统2、DMD3、准直镜4、光栅5、成像物镜6、CCD相机7；目标1与DMD3分别放置在前置成像系统2的物面与像面处，DMD3上的微镜将前置成像系统2所成的目标像反射给准直镜4，经过准直镜4的光线平行照射到光栅5上，光栅5色散后的光谱最后由成像物镜6成像到CCD相机7上。本发明具有光谱采集、复原计算量较小、空间分辨率可调、体积小的优点。

主权项

1.一种基于像素级扫描光谱成像系统的像素级扫描光谱成像方法，所述像素级扫描光谱成像系统主要包括：目标1、前置成像系统2、DMD3、准直镜4、光栅5、成像物镜6、CCD相机7；目标1与DMD3分别放置在前置成像系统2的物面与像面处，DMD3上的微镜将前置成像系统2所成的目标像反射给准直镜4，经过准直镜4的光线平行照射到光栅5上，光栅5色散后的光谱最后由成像物镜6成像到CCD相机7上；所述的前置成像系统2包括前置成像镜，它将目标成像到第一像面处；所述的DMD3包括多种微镜阵列；具有两种稳定的偏转状态：正偏转和负偏转,正负偏转角度相同，方向相反；当微镜处于正偏转时，将选通目标像的光反射到后续光路中；当微镜处于负偏转时，将目标像的光反射到后续光路外，从而实现像素扫描功能；所述的准直镜4、前置成像系统2、DMD3构成了像素扫描系统；其中，DMD3放置在前置成像系统2的像面处；准直镜4放置在DMD3的出射光路中；所述的光栅5可以为反射式光栅或透射式光栅；所述的光栅5、成像物镜6、CCD相机7构成了分光成像系统；其中，光栅5、CCD相机7分别放置在成像物镜6的物面和像面处，其特征在于，包括以下基本步骤：步骤1：通过控制DMD3使得第1列微镜偏转，选通目标像的光进入后续光路系统；步骤2：选通的光经过后续光路系统使光谱平行照射到CCD相机7上；步骤3：定义光谱色散方向为X轴方向,与X轴垂直为Y轴方向，目标光通过光栅5色散后，在X轴方向上不同波长依次色散开，在Y轴方向上得到不同空间位置的光谱分量；步骤4：CCD记录、存储探测到的第1幅光谱数据图，完成第1列像素的光谱成像；步骤5：控制DMD使得第2列的微镜偏转，选通目标像的光进入后续光路系统；步骤6：由于目标像在X轴方向上发生了偏移，因此对应色散后的光谱在CCD相机上也相应发生了偏移；记录此时的光谱数据图，完成第2列像素的光谱成像；步骤7：控制DMD微镜的偏转，使得系统依次完成第3、4、……、n‑1列目标像的光谱成像；步骤8：控制DMD使得第n列的微镜偏转，选通目标像的光进入后续光路系统；步骤9：由于不同空间位置在X轴方向上的光谱像发生了偏移，因此只要保证最后一列目标像的光谱能完整的入射到CCD相机上，就可完成对整个空间目标的光谱成像；步骤10：对CCD相机测得的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，完成目标的光谱成像。