CN110017897B - 一种紧凑型单目多通道可组合式多光谱成像*** - Google Patents
一种紧凑型单目多通道可组合式多光谱成像*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN110017897B CN110017897B CN201910312642.8A CN201910312642A CN110017897B CN 110017897 B CN110017897 B CN 110017897B CN 201910312642 A CN201910312642 A CN 201910312642A CN 110017897 B CN110017897 B CN 110017897B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- spectral
- information
- optical filter
- image data
- module
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000701 chemical imaging Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 58
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 35
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000012634 optical imaging Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 12
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 3
- 238000011426 transformation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 6
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/2823—Imaging spectrometer
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/2823—Imaging spectrometer
- G01J2003/2826—Multispectral imaging, e.g. filter imaging
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Studio Devices (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Abstract
本发明公开了一种紧凑型单目多通道可组合式多光谱成像***，包括：光学镜头接口，用于固定光学成像镜头；合成光束分光棱镜，由三个或多个棱镜胶合组成；滤光片接口，具有三个或多个接口，分别用于固定不同光谱波段的滤光片模块，以产生不同光谱波段的光谱信息；传感器，包括三组或多组低空间高光谱分辨率传感器及高空间低光谱分辨率传感器，用于将所述光谱信息进行光电转换形成电信号；图像采集处理***，包括：图像处理模块、滤光片识别模块、存储器、信息叠加模块及解析模块。
Description
技术领域
本发明属于多光谱成像遥感技术领域，特别是涉及一种紧凑型单目多通道多光谱成像***，可用于进行机载、车载或便携方式对目标进行多光谱测量成像和信息的采集获取。
背景技术
由于多光谱图像包含了表征目标场景信息的多种特征，在遥感、医疗、自然灾害评估、军事侦察、农业森林等各种领域都有广泛的应用，其多个通道的光谱信息不仅满足了一般的用途，对比高光谱相机具有少量的数据，在后期的处理上更易于实现“实时性”，而且性价比更高，因此多光谱相机一直都有广泛的应用，而如何快速、精确的采集高分辨率的多光谱图像也一直是重要的研究热点。
目前常规的同时已经应用的主要有以下几种类型：
1、单目单通道多相机组合方式，这种方式是每个相机都使用一个滤光片，同时使用一个成像镜头，多相机采用平行方式进行放置，从而对目标场景进行同时成像，这种方式的优点在于多个光谱通道同时成像、分辨率高，带来的问题就是体积大，同时多个相机的平行性调节在批量生产也很复杂。
2、采用旋转（直线）滤光片的单目多通道相机，这种方式是采用一个相机及一个成像镜头，在镜头与相机之间采用旋转滤光片或直线滤光片的方式，实现不同波段成像的方式，这种方式的优点是在不牺牲分辨率及体积小的情况下，实现了多通道的光谱信息采集，但由于切换不同通道的滤光片都需要一定的延时，因此降低了采集的实时性，不利于在机载平台或快速采集场合的使用。
3、多目多通道单相机，这种方式是采用一个相机，在相机的传感器靶面上进行区域分割，每个区域对应不同的光谱波段，其相应的位置放置一个镜头和对应的滤光片，这种方式的优点是在体积增加有限的条件下，多个通道光谱信息同时采集实时成像，有利于小型无人机挂载遥感观测，缺点是每个通道的图像分辨率变低，相应的空间分辨率也很低，只适合低空飞行或者目标特征很大的观测场合使用。
发明内容
本发明的目的是解决上述三种类型设备的缺点，同时对其优点进行综合，在保证体积小的条件下，实现高分辨率图像实时成像，同时也能兼容滤光片的结构，以满足中低端领域的使用。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
一种紧凑型单目多通道可组合式多光谱成像***，包括：
光学镜头接口，用于固定光学成像镜头；
分光棱镜，由三个或多个棱镜胶合组成；
滤光片接口，具有三个或多个接口，分别用于固定不同光谱波段的滤光片模块，以产生不同光谱波段的光谱信息；
传感器，包括三组或多组低空间高光谱分辨率传感器及高空间低光谱分辨率传感器，用于将所述光谱信息进行光电转换形成电信号；
图像采集处理***，包括：图像处理模块、滤光片识别模块、存储器、信息叠加模块及解析模块；
所述信息叠加模块，采用空间光谱变换法，将低空间高光谱分辨率传感器的光谱信息与来自高空间低光谱分辨率传感器的光谱信息按波段分类进行匹配及合并，生成图像数据；
所述滤光片识别模块，获取所述不同光谱波段的滤光片模块的信息；
所述图像处理模块，将获取的信息分别以通道数，中心波长，带宽，峰值透过率，截止范围，截止深度，及光谱校正系数叠加至所述图像数据的每一行，并将每一行的数据与不同光谱波段的滤光片模块的信息进行卷积，保存至图像数据的每一列，利用所述存储器进行存储，以提供给所述解析模块进行解析。
优选地，所述信息叠加模块采用分区域边缘化叠加方法，对所述图像数据进行融合，保留融合后的图像数据更多的光谱信息。
优选地，对所述融合后的图像数据进行几何配准和频率校正，获取不同区域边缘图像的纹理特征，并将所述纹理特征与不同光谱波段的光谱特征对应做差值运算，得到纹理与光谱差值图像后, 将其叠加至所述融合后的图像数据。
优选地，所述纹理特征包括倍率值、均匀度、对比度、熵值、灰度和方差。
优选地，所述图像处理模块能够对所述图像数据进行线性变换，实现图像增强。
优选地，所述三个或多个棱镜将接收到的入射光谱信息进行等分，分别从所述三个或多个棱镜的出射端面射出。
附图说明
图1为分光棱镜结构示意图；
图2为滤光片模块结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施方式公开了一种紧凑型单目多通道可组合式多光谱成像***，包括：
光学镜头接口1，用于固定光学成像镜头；
分光棱镜2，由棱镜A、棱镜B、棱镜C胶合组成，其中F1与F2分别为其胶合面，从而将三个棱镜组合在一起，在光束入射端面接收由光学镜头传输过来的光谱信息a，然后将接收到的入射光谱信息进行三等分为b，c，d；
滤光片接口，具有三个，分别用于固定三个不同光谱波段的滤光片模块3a、3b、3c，以产生不同光谱波段的光谱信息；
传感器，包括三组低空间高光谱分辨率传感器及高空间低光谱分辨率传感器4a、4b、4c，用于将所述光谱信息进行光电转换形成电信号；
图像采集处理***5，包括：图像处理模块、滤光片识别模块、存储器、信息叠加模块及解析模块；
所述信息叠加模块，采用空间光谱变换法，将低空间高光谱分辨率传感器的光谱信息与来自高空间低光谱分辨率传感器的光谱信息按波段分类进行匹配及合并，生成图像数据；
所述滤光片识别模块，获取所述不同光谱波段的滤光片模块的信息；
所述图像处理模块，将获取的信息分别以通道数，中心波长，带宽，峰值透过率，截止范围，截止深度，及光谱校正系数叠加至所述图像数据的每一行，并将每一行的数据与不同光谱波段的滤光片模块的信息进行卷积，保存至图像数据的每一列，利用所述存储器进行存储，以提供给所述解析模块进行解析。
在一种可选的实施例中，所述信息叠加模块采用分区域边缘化叠加方法，对所述图像数据进行融合，保留融合后的图像数据更多的光谱信息。
在一种可选的实施例中，对所述融合后的图像数据进行几何配准和频率校正，获取不同区域边缘图像的纹理特征，并将所述纹理特征与不同光谱波段的光谱特征对应做差值运算，得到纹理与光谱差值图像后, 将其叠加至所述融合后的图像数据。
在一种可选的实施例中，所述纹理特征包括倍率值、均匀度、对比度、熵值、灰度和方差等。
在一种可选的实施例中，所述图像处理模块能够对所述图像数据进行线性变换，实现图像增强。
本发明对比已有技术具有以下创新点：
1．首次提出采用棱镜分光+滤光片方式实现单目多通道光谱成像***；
2．首先提出了与滤光片模块进行电子接口识别的方式进行自动判断滤光片的类型；
3．具有单目单通道多相机组合方式的高分辨率，多通道实时成像的优点；
4．具备了多目多通道单相机体积小的优势；
5．兼容了旋转或直线滤光片单目多通道相机的低成本优点。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实例的限制，上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (5)
1.一种紧凑型单目多通道可组合式多光谱成像***，其特征在于，包括：
光学镜头接口，用于固定光学成像镜头；
分光棱镜，由三个以上棱镜胶合组成；
滤光片接口，具有三个以上接口，分别用于固定不同光谱波段的滤光片模块，以产生不同光谱波段的光谱信息；
传感器，包括三组以上低空间高光谱分辨率传感器及高空间低光谱分辨率传感器，用于将所述光谱信息进行光电转换形成电信号；
图像采集处理***，包括：图像处理模块、滤光片识别模块、存储器、信息叠加模块及解析模块；
所述信息叠加模块，采用空间光谱变换法，将低空间高光谱分辨率传感器的光谱信息与来自高空间低光谱分辨率传感器的光谱信息按波段分类进行匹配及合并，生成图像数据；
所述滤光片识别模块，获取所述不同光谱波段的滤光片模块的信息；
所述图像处理模块，将获取的信息分别以通道数，中心波长，带宽，峰值透过率，截止范围，截止深度，及光谱校正系数叠加至所述图像数据的每一行，并将每一行的数据与不同光谱波段的滤光片模块的信息进行卷积，保存至图像数据的每一列，利用所述存储器进行存储，以提供给所述解析模块进行解析；
所述信息叠加模块采用分区域边缘化叠加方法，对所述图像数据进行融合，保留融合后的图像数据更多的光谱信息。
2.根据权利要求1所述的紧凑型单目多通道可组合式多光谱成像***，其特征在于，对所述融合后的图像数据进行几何配准和频率校正，获取不同区域边缘图像的纹理特征，并将所述纹理特征与不同光谱波段的光谱特征对应做差值运算，得到纹理与光谱差值图像后,将其叠加至所述融合后的图像数据。
3.根据权利要求2所述的紧凑型单目多通道可组合式多光谱成像***，其特征在于，所述纹理特征包括倍率值、均匀度、对比度、熵值、灰度和方差。
4.根据权利要求1所述的紧凑型单目多通道可组合式多光谱成像***，其特征在于，所述图像处理模块能够对所述图像数据进行线性变换，实现图像增强。
5.根据权利要求1所述的紧凑型单目多通道可组合式多光谱成像***，其特征在于，所述三个以上棱镜将接收到的入射光谱信息进行等分，分别从所述三个以上棱镜的出射端面射出。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910312642.8A CN110017897B (zh) | 2019-04-18 | 2019-04-18 | 一种紧凑型单目多通道可组合式多光谱成像*** |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910312642.8A CN110017897B (zh) | 2019-04-18 | 2019-04-18 | 一种紧凑型单目多通道可组合式多光谱成像*** |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110017897A CN110017897A (zh) | 2019-07-16 |
| CN110017897B true CN110017897B (zh) | 2021-01-12 |
Family
ID=67191719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910312642.8A Active CN110017897B (zh) | 2019-04-18 | 2019-04-18 | 一种紧凑型单目多通道可组合式多光谱成像*** |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110017897B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110751036B (zh) * | 2019-09-17 | 2020-06-30 | 宁波大学 | 一种基于分波段及分块策略的高光谱/多光谱影像快速融合方法 |
| CN110793632B (zh) * | 2019-10-30 | 2021-06-22 | 南京大学 | 一种用于火焰拍摄的高速高精度光谱视频***及方法 |
| CN111426640A (zh) * | 2020-05-18 | 2020-07-17 | 中国工程物理研究院流体物理研究所 | 一种可切换式连续工作光谱相机及探测方法 |
| CN114079754A (zh) * | 2020-08-19 | 2022-02-22 | 华为技术有限公司 | 一种图像传感器、信号处理方法以及设备 |
| CN112560841B (zh) * | 2020-12-07 | 2022-08-05 | 上海新产业光电技术有限公司 | 一种阵列相机 |
| CN114062281B (zh) * | 2021-11-19 | 2023-12-01 | 南京农业大学 | 一种宽视角多光谱成像型作物生长传感装置 |
| CN114693756B (zh) * | 2022-06-01 | 2022-08-23 | 中国工程物理研究院流体物理研究所 | 一种适用于机载光谱成像***的实时图像处理装置及方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102809824A (zh) * | 2012-07-04 | 2012-12-05 | 北京空间机电研究所 | 空间大视场压缩光束多通道成像光学*** |
| TW201305540A (zh) * | 2011-07-28 | 2013-02-01 | Chroma Ate Inc | 多點式光學量測裝置以及其量測方法 |
| CN103471715A (zh) * | 2013-09-02 | 2013-12-25 | 北京航空航天大学 | 一种共光路组合式光场光谱成像方法及装置 |
| WO2018029544A1 (en) * | 2016-08-12 | 2018-02-15 | Spectral Insights Private Limited | Spectral imaging system |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008131292A (ja) * | 2006-11-20 | 2008-06-05 | Olympus Corp | 撮像装置 |
-
2019
- 2019-04-18 CN CN201910312642.8A patent/CN110017897B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW201305540A (zh) * | 2011-07-28 | 2013-02-01 | Chroma Ate Inc | 多點式光學量測裝置以及其量測方法 |
| CN102809824A (zh) * | 2012-07-04 | 2012-12-05 | 北京空间机电研究所 | 空间大视场压缩光束多通道成像光学*** |
| CN103471715A (zh) * | 2013-09-02 | 2013-12-25 | 北京航空航天大学 | 一种共光路组合式光场光谱成像方法及装置 |
| WO2018029544A1 (en) * | 2016-08-12 | 2018-02-15 | Spectral Insights Private Limited | Spectral imaging system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110017897A (zh) | 2019-07-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110017897B (zh) | 一种紧凑型单目多通道可组合式多光谱成像*** | |
| CN104457708B (zh) | 一种紧凑型多光谱相机 | |
| CN107271039B (zh) | 紧凑微型快照式光谱成像探测装置及探测方法 | |
| CN109443537B (zh) | 一种基于多次像面的光谱成像仪 | |
| CN107907483B (zh) | 一种基于散射介质的超分辨光谱成像***及方法 | |
| CN102928077B (zh) | 双通道共光路小型化宽波段成像光谱仪光学*** | |
| CN204963859U (zh) | 遥感参数相机 | |
| CN210774358U (zh) | 基于压缩感知的动态双臂多通道凝视光谱成像*** | |
| CN113447127A (zh) | 基于被动成像的多谱段偏振光传输特性测试装置及方法 | |
| CN110319932A (zh) | 一种高光谱成像光学*** | |
| CN107576395B (zh) | 一种多光谱镜头、多光谱测量装置及其标定方法 | |
| JP6511158B2 (ja) | スナップショット型偏光ハイパースペクトルカメラ及び画像化方法 | |
| CN112098345A (zh) | 基于lvf的自校正无人机高光谱成像探测***及方法 | |
| JP2018513964A5 (ja) | スナップショット型偏光ハイパースペクトルカメラ及び画像化方法 | |
| CN108896179B (zh) | DMD空间维编码对称Offner色散中波红外光谱成像装置 | |
| US11092489B2 (en) | Wide-angle computational imaging spectroscopy method and apparatus | |
| CN110632000A (zh) | 基于压缩感知的动态双臂多通道凝视光谱成像*** | |
| CN107782448B (zh) | 一种新型成像光谱仪及其数据立方体的构建方法 | |
| CN103197403B (zh) | 一种用于偏振成像仪的分孔径光学镜头 | |
| CN209639829U (zh) | 一种推扫式偏振光谱成像微*** | |
| CN211401424U (zh) | 便携式快照型阵列偏振多光谱成像仪 | |
| CN114689174A (zh) | 一种芯片级多光谱相机***及其操作方法 | |
| CN108873366A (zh) | 多波段偏振分光与集成方法及*** | |
| CN210774359U (zh) | 会聚光分孔径多光谱成像光学*** | |
| CN111006766A (zh) | 便携式快照型阵列偏振多光谱成像仪和成像方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |