【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及成像光谱测量，尤其涉及一种快速成像光谱测量系统及方法。
技术介绍
1、成像光谱仪可以获得目标随空间分布的二维图像信息和目标可分辨单元的一维光谱信息，从而得到目标完整的光谱数据立方体。不同的景物或目标，其光谱的分布形式具有较大差别，利用三维数据信息可以对探测目标进行识别、分类，或者对物质进行定量化分析。
2、现有滤光片型、色散型光谱仪、干涉型光谱仪均需要连续扫描获得目标完整的光谱数据立方体，并且成像速度较慢、时间上没有连续性，很难对高速运动的目标进行探测，使用场景受到了限制。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是解决一种快速成像光谱测量系统及方法，能够通过一次曝光获得探测目标的光谱数据立方体，解决传统成像光谱仪成像速度慢的问题。
2、为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种快速成像光谱测量系统，包括成像物镜、微透镜面阵列、光纤束、光纤支架、透镜线阵列、柱面透镜线阵列、干涉光谱仪和数据处理系统，其中：
3、成像物镜用于对目标进行成像；
4、微透镜面阵列位于成像物镜的下游，包括n个微透镜，用于将成像物镜的一次像面分割为n个子像面，子像面的数量为测量系统的空间分辨率；
5、光纤束通过光纤支架支撑固定，光纤束由n根光纤组成，且入射端为面阵，n个微透镜分别用于汇聚n个子像面光线并传输入射至对应的n根光纤中，出射端拆分为m个光纤线阵列，每个所光纤线阵列对应一个透镜线阵列，每个光纤线阵列包括k根光纤，每个透镜线阵列包
6、每个柱面透镜线阵列对应一个干涉光谱仪，m个干涉光谱仪同时对相对应柱面透镜线阵列的输出光进行干涉分光处理得到每根光纤的干涉信息，数据处理系统用于对干涉信息进行处理得到目标完整的光谱数据立方体；
7、其中，n＝m×k，
8、可选地，干涉光谱仪采用干涉式静态光谱仪。
9、可选地，光纤支架包括多个长杆件，多个长杆件沿光纤的长度方向插入在相邻光纤的缝隙内。
10、可选地，相邻光纤的每个缝隙内插入三根长杆件。
11、可选地，长杆件为碳纤维材料制成。
12、第二方面，本专利技术还提供了一种快速成像光谱测量方法，采用第一方面中任一实现方式的快速成像光谱测量系统进行测量，步骤如下：
13、成像物镜对探测目标进行成像观测，并将目标的像以合适大小成像在系统焦平面处，作为系统的一次像面；
14、微透镜面阵列对成像物镜的一次像面进行处理，将一次像面分割为n个子像面，子像面的数量为测量系统的空间分辨率，n个微透镜分别汇聚n个子像面光线并传输入射至对应的n根光纤中；
15、透镜线阵列对相对应光纤输出光线整形为圆斑形状，并入射至相对应的柱面透镜线阵列，柱面透镜线阵列对输入光线进行二次整形，使其输出光变为线形准直光束，k个柱面透镜的输出光入射至一个干涉光谱仪后进行干涉分光处理得到k个干涉条纹；
16、m个干涉光谱仪同时对相对应柱面透镜线阵列的输出光进行干涉分光处理得到每根光纤的干涉信息，数据处理系统对干涉信息进行处理得到目标完整的光谱数据立方体。
17、可选地，数据处理系统用于对干涉信息进行处理方法如下：通过光谱反演算法得到各个子像面的光谱信息，依据光纤的排列顺序，通过图像拼接合成算法得到目标完整的光谱数据立方体。
18、本专利技术的上述技术方案具有如下优点：
19、本专利技术提供的快速成像光谱测量系统，包括成像物镜、微透镜面阵列、光纤束、光纤支架、透镜线阵列、柱面透镜线阵列、干涉光谱仪和数据处理系统。成像物镜对探测目标进行成像观测，微透镜面阵列用于将成像物镜的一次像面分割为n个子像面，透镜线阵列和柱面透镜线阵列对光纤线阵列的输出光线进行整形，输出线形准直光线至干涉光谱仪得到k个干涉信息，每个柱面透镜线阵列对应一个干涉光谱仪，m个干涉光谱仪同时对相对应柱面透镜线阵列的输出光进行干涉分光处理得到每根光纤的干涉信息，数据处理系统用于对干涉信息进行处理得到目标完整的光谱数据立方体。该测量系统利用光纤束与透镜阵列将像面拆分为多个子像面，将高维数据转换为低维数据，实现一次短曝光获得信息量较大的数据立方体，提高了成像光谱的测量速度。并且通过光纤支架对光纤束进行支撑固定，在光线传输的过程中，避免光纤的随意弯折对输出光线产生影响，造成输出光斑的强度分布不均匀，同时光纤输出光的稳定输出可以减少辐射定标的难度，提升定标的精度。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种快速成像光谱测量系统，其特征在于：包括成像物镜、微透镜面阵列、光纤束、光纤支架、透镜线阵列、柱面透镜线阵列、干涉光谱仪和数据处理系统，其中：
2.根据权利要求1所述的快速成像光谱测量系统，其特征在于：所述干涉光谱仪采用干涉式静态光谱仪。
3.根据权利要求1所述的快速成像光谱测量系统，其特征在于：所述光纤支架包括多个长杆件，所述多个长杆件沿光纤的长度方向插入在相邻光纤的缝隙内。
4.根据权利要求3所述的快速成像光谱测量系统，其特征在于：相邻光纤的每个缝隙内插入三根所述长杆件。
5.根据权利要求3或4所述的快速成像光谱测量系统，其特征在于：所述长杆件为碳纤维材料制成。
6.一种快速成像光谱测量方法，其特征在于：采用如权利要求1-5任一项所述的快速成像光谱测量系统进行测量，步骤如下：
7.根据权利要求6所述的快速成像光谱测量方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种快速成像光谱测量系统，其特征在于：包括成像物镜、微透镜面阵列、光纤束、光纤支架、透镜线阵列、柱面透镜线阵列、干涉光谱仪和数据处理系统，其中：
2.根据权利要求1所述的快速成像光谱测量系统，其特征在于：所述干涉光谱仪采用干涉式静态光谱仪。
3.根据权利要求1所述的快速成像光谱测量系统，其特征在于：所述光纤支架包括多个长杆件，所述多个长杆件沿光纤的长度方向插入在相邻光纤的缝隙内。
【专利技术属性】
技术研发人员：范博昭，孙腾，彭月，陈红，苏必达，王静，代飞，王凤帅，
申请(专利权)人：北京环境特性研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。