本發(fā)明涉及一種內(nèi)置掃描高光譜成像裝置，更具體的涉及一種具有偏角修正的內(nèi)置掃描高光譜成像裝置，屬于光譜圖像探測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

光譜圖像探測技術(shù)，由圖像和光譜兩種光學(xué)探測技術(shù)延伸融合發(fā)展而來，采集目標(biāo)（樣品）區(qū)域的多維高光譜圖像信息，可以理解為細(xì)分到納米波長單位量級的連續(xù)多層（幾十甚至上千）分色圖像，它的一次采集，相當(dāng)于普通相機(jī)拍了一千多張單色照片；也可以理解為精確到像素尺度的有序密排光譜采集群，相當(dāng)于普通光譜儀采集了數(shù)百萬點光譜數(shù)據(jù)。而對于所有的有形物質(zhì)而言，它們都是由分子或原子組成，每種分子或原子都有代表自己屬性且有別于其它種類的光譜特征（分子指紋），高光譜成像儀正是通過探測目標(biāo)區(qū)域分布的這些光譜信息，進(jìn)行分析處理，給出關(guān)于探測區(qū)光譜數(shù)據(jù)的分析結(jié)果（成分、分布、比率、趨勢、函數(shù)等），檢測功能十分強(qiáng)大，工作效率非常高。所以，高光譜成像儀成為現(xiàn)代光學(xué)探測應(yīng)用的熱門工具，在許多探測作業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域，例如遙感、環(huán)境監(jiān)測、考古、公安、國防、農(nóng)林、醫(yī)藥、工礦、生命科學(xué)研究、材料科學(xué)研究等，越來越被重視和得到創(chuàng)新運(yùn)用。

高光譜成像儀的工作形式分成兩類，既框幅式和掃描式，推掃式又分為鏡頭外部推掃和鏡頭內(nèi)置推掃式兩種，內(nèi)置推掃式類型的工作原理是：攝影鏡頭將探測到的目標(biāo)光譜圖像信息，成像到鏡頭后像面上，而成像光譜分光器的信號采集狹縫，也正好被安置在鏡頭像平面上。采集信號時，掃描板驅(qū)動光譜分光器與圖像探測器連成的整體，在像平面上沿垂直于光譜儀狹縫的方向，勻速等距移動（掃描），成像光譜儀的狹縫每移動（掃描）一行，光譜分光器就把狹縫導(dǎo)入的對應(yīng)行位置像面信號按波長分解成多行信息，傳到圖像探測器進(jìn)行分類采集，并轉(zhuǎn)成數(shù)字電信號，傳給控制器（電腦系統(tǒng)）記錄和處理。內(nèi)置推掃方式的優(yōu)點在于工作時，運(yùn)動部件藏于系統(tǒng)內(nèi)部，從外部看上去，整個系統(tǒng)相對于目標(biāo)是靜止的，既凝視狀態(tài)，這對于近距離、小空間和復(fù)雜環(huán)境條件下的探測比較有利。置推掃方式的缺點在于其鏡頭像平面上的亮度不均勻性，這主要是由所用攝影鏡頭的最大亮度余弦衰減導(dǎo)致，當(dāng)狹縫掃描偏離鏡頭軸線位置后，有效通光口徑隨偏離夾角余弦4次方變窄，導(dǎo)致信號強(qiáng)度衰減，這種圖像信號不均勻的缺陷，在近距離大視角（>15o）掃描的圖像采集中，表現(xiàn)尤為突出。在普通攝影測量中，校正這類亮度不均勻缺陷的常用方案有：（1）選用像方遠(yuǎn)心鏡頭，消除像面各點的光線夾角；（2）在貼近像平面處放置中心高密度向邊緣漸退的衰減補(bǔ)償濾光片；（3）提升目標(biāo)方周邊的照明亮度，改善照明；（4）數(shù)字圖像數(shù)據(jù)背景校正。但是，在高光譜圖像探測中，由于涉及光譜校正和遠(yuǎn)距離探測不可接近目標(biāo)等的諸多困難，上述的校正方案均不能完全湊效。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的： 本發(fā)明目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種克服亮度余弦衰減、保證像平面亮度均勻的具有偏角修正的內(nèi)置掃描高光譜成像裝置。

技術(shù)方案： 本發(fā)明提供的第一個技術(shù)方案為：具有偏角修正的內(nèi)置掃描高光譜成像裝置，包括鏡頭、光譜分光器、掃描板和圖像探測器，還包括

支架，所述支架的上部設(shè)置有固定轉(zhuǎn)動軸，所述固定轉(zhuǎn)動軸的軸心與所述鏡頭的光學(xué)中心對應(yīng)；

安裝有所述光譜分光器的托架，所述托架上設(shè)置導(dǎo)向塊，所述導(dǎo)向塊的中心線與所述光譜分光器的中心軸線平行；

約束桿，所述約束桿一端的轉(zhuǎn)動孔套接于所述支架的固定轉(zhuǎn)動軸處，所述約束桿的另一端設(shè)置滑動槽，所述滑動槽套接于所述托架的導(dǎo)向塊處。

　　本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定為：所述支架還包括滑動導(dǎo)軌，所述滑動導(dǎo)軌垂直于所述鏡頭的軸線。

進(jìn)一步地，所述掃描板設(shè)置于所述支架的滑動導(dǎo)軌上，并與所述托架連接。

進(jìn)一步地，還包括同步軸，所述同步軸設(shè)置于所述掃描板上方的支撐孔上，且所述同步軸與所述光譜分光器的中心軸線垂直相交，其交點為所述同步軸的軸心。

進(jìn)一步地，還包括電機(jī)，所述電機(jī)與所述掃描板連接。

有益效果：本發(fā)明提供的具有偏角修正的內(nèi)置掃描高光譜成像裝置，克服了掃描鏡頭最大亮度余弦衰減的缺陷，使采集到的光線亮度均勻，并且，偏角修正的過程與掃描的過程同時進(jìn)行，保證掃描的圖像的清晰度和準(zhǔn)確性；本發(fā)明基于現(xiàn)有的內(nèi)置掃描高光譜成像裝置進(jìn)行改進(jìn)，便于傳統(tǒng)設(shè)備的升級，方便市場發(fā)展。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的具有偏角修正的內(nèi)置掃描高光譜成像裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明提供的具有偏角修正的內(nèi)置掃描高光譜成像裝置的細(xì)節(jié)圖；

圖3為本發(fā)明提供的高光譜成像裝置進(jìn)行掃描時的光線示意圖；

圖4為本發(fā)明提供的高光譜成像裝置進(jìn)行掃描時的光線細(xì)節(jié)圖。

具體實施方式

下面通過附圖對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實施例。

實施例1：本實施例提供一種具有偏角修正的內(nèi)置掃描高光譜成像裝置，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，其結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)圖如圖2所示，包括鏡頭5、光譜分光器8、掃描板2、電機(jī)7和圖像探測器9，鏡頭5設(shè)置于最前端，光譜分光器8設(shè)置于鏡頭5的后方，光譜風(fēng)光器8的前端中心處設(shè)置狹縫a，狹縫a與鏡頭5的軸線對應(yīng)。而掃描板2與光譜分光鏡8連接，圖像探測器9設(shè)置于光譜分光器8的后面，電機(jī)7與所述掃描板2連接。工作時，鏡頭5將探測到的目標(biāo)光譜圖像信息，成像到鏡頭后像面上，而光譜分光器8的信號采集狹縫a也正好被安置在鏡頭像平面上。采集信號時，電機(jī)7帶動掃描板2，掃描板2驅(qū)動光譜分光器8與圖像探測器9連成的整體，在像平面上沿垂直于光譜分光器8的狹縫a的方向，勻速等距移動（掃描），光譜分光器8的狹縫a每移動（掃描）一行，光譜分光器8就把狹縫a導(dǎo)入的對應(yīng)行位置像面信號按波長分解成多行信息，傳到圖像探測器9進(jìn)行分類采集，并轉(zhuǎn)成數(shù)字電信號，傳給控制器（電腦系統(tǒng)）記錄和處理。

而在背景技術(shù)中也已經(jīng)講述，這樣的高光譜成像裝置鏡頭像平面上的亮度不均勻，基于此，本實施例對高光譜成像設(shè)備做了如下改進(jìn)：設(shè)置了支架6、托架4、約束桿1和同步軸3，下面針對改進(jìn)點做詳細(xì)的說明。

支架6的上部設(shè)置有固定轉(zhuǎn)動軸11，固定轉(zhuǎn)動軸11的軸心與鏡頭5的光學(xué)中心對應(yīng)，支架6還包括滑動導(dǎo)軌10，滑動導(dǎo)軌10垂直于鏡頭5的軸線，而掃描板2設(shè)置于所述支架6的滑動導(dǎo)軌10上，并與托架4連接，用于加載掃描板2，推動安裝有光譜分光器8的托架4在鏡頭5像平面上平移掃描。

托架4上安裝有光譜分光器8，用于承載光譜分光器8，同時，托架4上設(shè)置導(dǎo)向塊12，導(dǎo)向塊12的中心線與光譜分光器8的中心軸線平行。

約束桿1一端的轉(zhuǎn)動孔套接于支架6的固定轉(zhuǎn)動軸11處，約束桿1的另一端設(shè)置滑動槽，滑動槽套接于托架4的導(dǎo)向塊12處，約束同步軸3和托架4上的導(dǎo)向塊12滑動，使約束桿1形成等效繞垂直于鏡頭5中心軸轉(zhuǎn)動的效果。

同步軸3設(shè)置于掃描板2上方的支撐孔上，且同步軸3與光譜分光器8的中心軸線垂直相交，其交點為所述同步軸3的軸心。

本實施例提供的具有偏角修正的內(nèi)置掃描高光譜成像裝置，在掃描過程中，電機(jī)7驅(qū)動掃描板3，帶動托架4移動，使安裝在托架上光譜分光器8的狹縫a沿鏡頭5像面作垂直于狹縫a方向平移，同時連接在托架4上的約束桿1控制著托架4，使光譜分光器8的軸線始終指向攝影鏡頭的光學(xué)中心，實現(xiàn)對偏角光強(qiáng)衰減的校正目的，具體的矯正原理如圖3和圖4所示，如下：

光譜分光器8的狹縫a在鏡頭成像面上掃描，當(dāng)狹縫a掃描到鏡頭5中心光軸o處時，來自鏡頭的成像主光線e與中心光軸o重合，而狹縫a的端面c垂直于來自鏡頭的成像主光線e，獲得全效率的能量接收；當(dāng)狹縫a掃描離開中心光軸o，至h點，此時成像主光線e2與中心光軸o成夾角θ，此時端面c的法線也與成像主光線e2形成夾角θ，造成正對面積縮減至cosθ，通過本實施例的同步約束機(jī)構(gòu)，確保光譜分光器8在掃描時，始終保持狹縫a的端面c垂直于成像主光線e2，這樣狹縫a相對于成像主光線e2的夾角θ始終為0，不論是否掃描在鏡頭中心位置，都能保持相同的高能量采集效率。

如上所述，盡管參照特定的優(yōu)選實施例已經(jīng)表示和表述了本發(fā)明，但其不得解釋為對本發(fā)明自身的限制。在不脫離所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍前提下，可對其在形式上和細(xì)節(jié)上作出各種變化。