【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光谱采集，具体涉及一种基于扫描振镜的光谱成像方法及装置。
技术介绍
1、光谱仪是通过测量物质对不同波长光的吸收、反射或发射特性来分析物质成分和结构的仪器，在现有技术中，基于推扫式线扫描光谱仪的系统应用较为广泛，这类光谱仪通过将探测器在目标区域进行线扫描，逐行采集光谱数据，然后通过拼接得到完整的光谱图像，具有较高的光谱分辨率和精度，适用于大范围、高分辨率的光谱成像，但这类光谱仪的结构较为复杂，需要精密的机械运动系统和高质量的探测器，导致整体成本居高不下，同时其使用起来较为繁琐，如中国专利公开的一种成像光谱仪的装调方法及装置（公告号：cn111896108b），该专利技术中展示了成像光谱仪的装调方法，能够一定程度地简化光谱仪的调试步骤，但仍存在较为复杂的操作步骤，使用起来不太方便，同时推扫式线扫描光谱仪还存在着面探测优化难度高的缺陷，尚未充分解决空间分辨率和光谱分辨率之间的矛盾，导致其在某些动态或实时应用中的效果不理想，在针对特定区域进行灵活的扫描成像、精确定位和高效数据采集的应用场景内，现有的推扫式扫描光谱仪还存在一定的局限性，采集效率较低，探测性能较差。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题：现有的光谱采集方法，操作步骤较多，不方便调试，且在针对特定区域进行灵活的扫描成像、精确定位和高效数据采集的应用场景内还存在着一定的局限性，采集效率较低，探测性能较差。
2、为解决上述技术问题，本专利技术的第一方面采用如下技术方案：一种基于扫描振镜的光谱成像方
3、s1：光谱成像装置初始化；
4、s2：置入参考板和目标物体，通过光源均匀照射目标物体的表面；
5、s3：对目标物体表面反射的光束进行校直，得到高方向性和平行的光束；
6、s4：通过光谱成像装置中设有的扫描振镜组控制光束沿着x轴方向和y轴方向扫描，以定位采集目标物体反射的光束；
7、s5：聚焦光束，并通过光谱成像装置中设有的光谱仪采集生成目标物体的光谱数据。
8、本专利技术工作时，能够实现光源的均匀照射，光束的校直，光束沿着x轴方向和y轴方向的扫描，光束的聚焦，以及光谱数据的采集和生成等一系列工作，自动化程度高，且降低了对高性能控制设备的依赖，仅通过光谱成像装置中设有的扫描振镜组控制光束沿着x轴方向和y轴方向扫描，即可实现推扫成像模式下的光谱数据采集，兼具性能与经济性，采集效率高，探测性能好。
9、作为优选，在所述步骤s1中，还包括以下步骤：
10、a1：光谱成像装置初始化，扫描振镜组复位；
11、a2：置入参考板，光源照射参考板，扫描振镜组动作，由光谱仪采集参考板信号；
12、a3：调节光谱仪控制参数，调节参考板信号强度最大值为预设的参考值；
13、a4：关闭光源并遮光，采集暗背景信号；
14、a5：置入白场，光源照射白场，扫描振镜组动作，由光谱仪采集白场信号。
15、作为优选，在所述步骤s5中，聚焦光束，并通过光谱成像装置中设有的光谱仪采集生成目标物体的光谱数据时，采用以下步骤：
16、b1：聚焦光束，并通过光谱成像装置中设有的光谱仪采集生成目标物体的光谱数据，得到目标物体信号和参考板信号；
17、b2：对采集到的白场信号和参考板信号，以及目标物体信号进行黑场矫正，得到黑场矫正后的白场信号、参考板信号和目标物体信号后，对黑场矫正后的目标物体信号进行白场矫正；
18、b3：对白场矫正后的目标物体信号和参考板信号进行照度随时间变化矫正，得到矫正后的目标物体信号和参考板信号；
19、b4：通过计算矫正后的目标物体信号与白场矫正后的参考板信号的比值，得到目标物体的反射率。
20、本专利技术工作时，能够实现参考板信号的自适应调节，暗背景信号和白场信号的标定，目标物体信号的采集，以及目标物体的反射率计算等一系列工作，同时通过黑场矫正对背景噪声进行测量和补偿，通过白场矫正对光信号分布进行均匀性校准，以及通过照度随时间变化矫正来动态补偿设备老化、环境温度变化等因素带来的误差，能够进一步提光谱数据的准确度，保证了采集过程中的数据完整性和一致性，提供了更高的灵活性和采集效率，适用于各种工作场景。
21、作为优选，所述步骤b1中，对采集到的白场信号和参考板信号，以及目标物体信号进行黑场矫正，得到黑场矫正后的白场信号、参考板信号和目标物体信号后，对黑场矫正后的目标物体信号进行白场矫正时，采用以下步骤：
22、c1：对采集到的白场信号和参考板信号，以及目标物体信号进行黑场矫正，得到黑场矫正后的白场信号、参考板信号和目标物体信号时，采用下列公式：
23、；
24、；
25、；
26、其中：为黑场矫正后的白场信号；
27、为黑场矫正前的白场信号；
28、为黑场矫正后的参考板信号；
29、为黑场矫正前的参考板信号；
30、为黑场矫正后的目标物体信号；
31、为黑场矫正前的目标物体信号；
32、为暗背景信号；
33、为波长维度；
34、为目标点的x轴坐标；
35、为目标点的y轴坐标；
36、为扫描周期；
37、c2：对黑场矫正后的目标物体信号进行白场矫正时，采用下列公式：
38、；
39、其中：为白场矫正后的目标物体信号；
40、在所述步骤b3中，对白场矫正后的目标物体信号和参考板信号进行照度随时间变化矫正，得到矫正后的目标物体信号和参考板信号时，采用下列公式：
41、；
42、；
43、其中：为矫正后的目标物体信号；
44、为矫正后的参考板信号；
45、在所述步骤b4中，通过计算矫正后的目标物体信号与白场矫正后的参考板信号的比值，得到目标物体的反射率时，采用下列公式：
46、；
47、其中：为目标物体的反射率。
48、作为优选，在所述步骤s4中，通过光谱成像装置中设有的扫描振镜组控制光束沿着x轴方向和y轴方向扫描，以定位采集目标物体反射的光束时，采用以下步骤，进行局部扫描，获取局部区域矩阵，确定目标区域位置坐标，计算得到扫描振镜组控制光束沿着x轴方向和y轴方向扫描的角度组，根据计算得到的角度组控制光束沿着x轴方向和y轴方向逐行往复扫描。
49、本专利技术工作时，仅通过控制光谱成像装置中设有的扫描振镜组即可实现全局扫描和局部扫描，极大地降低了对精密的机械运动系统和高质量的探测器的依赖，能够实现对特定区域进行灵活的扫描成像，方便精确定位，探测性能好，扫描灵活度高，同时能够规避特定场景中因全局扫描照成的光谱数据冗余问题，提升了时间利用效率，同时根据计算得到的角度组控制光束沿着x轴方向和y轴方向逐行往复扫描，能够优化本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于扫描振镜的光谱成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于扫描振镜的光谱成像方法，其特征在于：在所述步骤S1中，还包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种基于扫描振镜的光谱成像方法，其特征在于：在所述步骤S5中，聚焦光束，并通过光谱成像装置中设有的光谱仪（8）采集生成目标物体的光谱数据时，采用以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种基于扫描振镜的光谱成像方法，其特征在于：所述步骤B1中，对采集到的白场信号和参考板信号，以及目标物体信号进行黑场矫正，得到黑场矫正后的白场信号、参考板信号和目标物体信号后，对黑场矫正后的目标物体信号进行白场矫正时，采用以下步骤：
5.根据权利要求3所述的一种基于扫描振镜的光谱成像方法，其特征在于：在所述步骤S4中，通过光谱成像装置中设有的扫描振镜组控制光束沿着X轴方向和Y轴方向扫描，以定位采集目标物体反射的光束时，采用以下步骤，进行局部扫描，获取局部区域矩阵，确定目标区域位置坐标，计算得到扫描振镜组控制光束沿着X轴方向和Y轴方向扫描的角度组，根据计算得到的角度组控
6.根据权利要求5所述的一种基于扫描振镜的光谱成像方法，其特征在于：在所述步骤S5中，聚焦光束，并通过光谱成像装置中设有的光谱仪（8）采集生成目标物体的光谱数据时，采用以下步骤，聚焦光束，并通过光谱成像装置中设有的光谱仪（8）采集生成目标物体的光谱数据，得到目标物体信号和参考板信号，目标物体信号设置为，其中为扫描振镜组控制光束沿着X轴方向扫描的角度，为扫描振镜组控制光束沿着Y轴方向扫描的角度。
7.一种基于扫描振镜的光谱成像装置，应用如权利要求1至权利要求6中任一项所述的一种基于扫描振镜的光谱成像方法，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的一种基于扫描振镜的光谱成像装置，其特征在于：所述光源（1）安装在系统光路的起始位置，所述半透半反分光片（3）倾斜布置，所述半透半反分光片（3）的中心与光源（1）中心保持平齐并与物平面（2）的光轴中心和准直透镜组（4）的光轴中心相对齐，所述准直透镜组（4）的光轴与扫描振镜组的进光端的光轴重合，所述聚焦透镜组（7）的光轴与扫描振镜组的出光端的光轴重合。
9.根据权利要求7所述的一种基于扫描振镜的光谱成像装置，其特征在于：所述光谱仪（8）中成像部位的若干个像点设置为与物平面（2）上设有的若干个物点一一对应。
10.根据权利要求7所述的一种基于扫描振镜的光谱成像装置，其特征在于：所述X方向扫描振镜（5）和Y方向扫描振镜（6）光路导通并分别布置在扫描振镜组的进光端和出光端或者出光端和进光端。
...【技术特征摘要】
1.一种基于扫描振镜的光谱成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于扫描振镜的光谱成像方法，其特征在于：在所述步骤s1中，还包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种基于扫描振镜的光谱成像方法，其特征在于：在所述步骤s5中，聚焦光束，并通过光谱成像装置中设有的光谱仪（8）采集生成目标物体的光谱数据时，采用以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种基于扫描振镜的光谱成像方法，其特征在于：所述步骤b1中，对采集到的白场信号和参考板信号，以及目标物体信号进行黑场矫正，得到黑场矫正后的白场信号、参考板信号和目标物体信号后，对黑场矫正后的目标物体信号进行白场矫正时，采用以下步骤：
5.根据权利要求3所述的一种基于扫描振镜的光谱成像方法，其特征在于：在所述步骤s4中，通过光谱成像装置中设有的扫描振镜组控制光束沿着x轴方向和y轴方向扫描，以定位采集目标物体反射的光束时，采用以下步骤，进行局部扫描，获取局部区域矩阵，确定目标区域位置坐标，计算得到扫描振镜组控制光束沿着x轴方向和y轴方向扫描的角度组，根据计算得到的角度组控制光束沿着x轴方向和y轴方向逐行往复扫描。
6.根据权利要求5所述的一种基于扫描振镜的光谱成像方法，其特征在于：在所述步骤s5中，聚焦光束，并通过光谱成像装置中设有...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡青，江晓欣，潘明忠，马强，
申请(专利权)人：杭州光视精密技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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