【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及多参量成像领域，尤其涉及一种获取高光谱和三维形貌的紧凑式成像方法及装置。
技术介绍
1、光谱信息可反映被成像物体的材质。三维位置信息可以更全面、真实地反应物体的形貌和形态。目前国内外已经研发了各种光谱和三维成像技术，其中光谱成像技术包括马赛克板滤光片分焦面技术、滤光片轮分时采样技术等。三维成像技术包括结构光照明重建技术、双目技术和飞行时间技术等。同时具有光谱和三维形貌获取能力的成像技术将提供更多信息，对于目标物的识别和表征具有重要意义。而目前的技术大多是只具有光谱成像或三维成像的单一功能，同时具有光谱与三维形貌获取能力的技术，要么体积庞大，需要多个功能相机模块进行组合；要么需要分时获取多个通道的成像数据，增加了图像采集时间；要么需要将相机靶面的不同像素分配到采集不同通道数据，即等比例牺牲空间分辨率来换取其它通道数据。
2、对于多种需要光谱和三维形貌信息的应用场景——比如内窥成像、航空探测等场景中，成像装置轻量化与信息高通量非常关键。开发一种结构紧凑、数据通量可超越相机总像素数、且无需分时扫描的快照式光谱、三维成像方法具有重要实用价值。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于针对现有技术的不足，提出一种获取高光谱和三维形貌的紧凑式成像方法及装置。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种获取高光谱和三维形貌的紧凑式成像方法，该方法包括以下步骤：
3、(1)拍摄结构光照明下的待重建物体图像；或者在结构光照明下和非结构光照明下分
4、(2)通过衍射光栅结构对成像信号分光，光栅的不同衍射级次成像包括0级衍射像与非0级衍射像，同时呈现在相机靶面的不同区域；
5、(3)所有的0级衍射像用于重建三维形貌信息，所有的非0级衍射像与0级像用于重建光谱信息。
6、进一步地，所述结构光照明的结构光为二维散斑结构光。
7、进一步地，所述二维散斑结构光的光谱范围要覆盖待重建物体的光谱范围。
8、进一步地，步骤(3)中，用于重建三维形貌与光谱的0级衍射像与非0级衍射像衍射效率相当。
9、进一步地，步骤(2)中，通过视场光阑，使0级衍射像与非0级衍射像在相机靶面上没有重叠。
10、进一步地，步骤(3)中，在图像重建之前，需要进行标定，包括：
11、a.用于照明与成像的装置的相对方位进行预先标定；
12、b.在待重建光谱范围内，对光栅的不同衍射级次成像特性随波长的变化进行预先标定；
13、c.结构光的光谱分布预先标定。
14、进一步地，在图像重建之前，需要对步骤(1)中的非结构光照明的光谱进行标定。
15、另一方面，本专利技术提供了一种获取高光谱和三维形貌的紧凑式成像装置，该装置包括照明装置与成像装置，所述照明装置与成像装置并列放置，实现紧凑式结构；
16、所述照明装置包括结构光照明投射器或既包含结构光照明投射器也包含非结构光光源；
17、所述成像装置第一成像透镜、视场光阑、第二成像透镜、衍射光栅和相机靶面；
18、所述结构光照明投射器和非结构光光源用于将结构光和非结构光分别投射到待成像物体上，用于拍摄图像；
19、所述第一成像透镜用于将待成像物体表面反射的信号光，成像在视场光阑所在平面；
20、所述视场光阑用于限制中继像，通过第二成像透镜再次成像到相机靶面上；
21、所述衍射光栅安装在第二成像透镜与相机靶面之间，将信号光至少分为两路，分别为0级衍射光与非0级衍射光，使得至少两路信号光分别成像在相机靶面的不同位置，0级衍射像用于重建三维形貌信息，非0级衍射像与0级像用于重建光谱信息。
22、本专利技术的有益效果：本专利技术兼具光谱与三维形貌信息获取能力，所重建出的总数据量超越相机靶面的总像素数，快照式成像，结构紧凑，易于实现，具备硬件轻量化和数据通量大的特点。
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1.一种获取高光谱和三维形貌的紧凑式成像方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的获取高光谱和三维形貌的紧凑式成像方法，其特征在于，所述结构光照明的结构光为二维散斑结构光。
3.根据权利要求1所述的获取高光谱和三维形貌的紧凑式成像方法，其特征在于，所述结构光的光谱范围要覆盖待重建物体的光谱范围。
4.根据权利要求1所述的一种获取高光谱与三维形貌的紧凑式成像方法，其特征在于，步骤(3)中，用于重建三维形貌与光谱的0级衍射像与非0级衍射像衍射效率相当。
5.根据权利要求1所述的一种获取高光谱与三维形貌的紧凑式成像方法，其特征在于，步骤(2)中，通过视场光阑，使0级衍射像与非0级衍射像在相机靶面上没有重叠。
6.根据权利要求1所述的一种获取高光谱和三维形貌的紧凑式成像方法，其特征在于，步骤(3)中，在图像重建之前，需要进行标定，包括：
7.根据权利要求1所述的一种获取高光谱和三维形貌的紧凑式成像方法，其特征在于，在图像重建之前，需要对步骤(1)中的非结构光照明的光谱进行标定。
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...【技术特征摘要】
1.一种获取高光谱和三维形貌的紧凑式成像方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的获取高光谱和三维形貌的紧凑式成像方法，其特征在于，所述结构光照明的结构光为二维散斑结构光。
3.根据权利要求1所述的获取高光谱和三维形貌的紧凑式成像方法，其特征在于，所述结构光的光谱范围要覆盖待重建物体的光谱范围。
4.根据权利要求1所述的一种获取高光谱与三维形貌的紧凑式成像方法，其特征在于，步骤(3)中，用于重建三维形貌与光谱的0级衍射像与非0级衍射像衍射效率相当。
5.根据权利要求1所述的一种获取高光谱与...
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