本發(fā)明涉及光譜成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種稀疏目標(biāo)光譜實(shí)時(shí)探測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
人造天體在社會(huì)運(yùn)行方面起著重要的作用，但由于這些物體回收困難，廢棄后形成空間垃圾，在某些情況下，對(duì)其它正常運(yùn)行的人造天體構(gòu)成威脅，因此就需要對(duì)空間目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)探測與識(shí)別。
空間目標(biāo)探測的基本目的就是把空間目標(biāo)自主產(chǎn)生的和被動(dòng)反射的各種電磁波轉(zhuǎn)換成可檢測的形式，完成空間目標(biāo)的監(jiān)測與識(shí)別。目前主要有遠(yuǎn)程警戒雷達(dá)、天文望遠(yuǎn)鏡以及無線電信號(hào)監(jiān)聽、精密跟蹤雷達(dá)、相控雷達(dá)、人造衛(wèi)星光學(xué)相機(jī)和光電探測望遠(yuǎn)鏡等手段進(jìn)行空間目標(biāo)監(jiān)測。到目前為止，對(duì)空間目標(biāo)的光學(xué)探測大多數(shù)采用光學(xué)成像和輻射度探測的方式，通過光學(xué)望遠(yuǎn)鏡和成像系統(tǒng)得到空間目標(biāo)的圖像或者輻射度。在確定目標(biāo)的實(shí)際尺寸時(shí)，必須首先假設(shè)空間目標(biāo)的物質(zhì)構(gòu)成材料，并假設(shè)目標(biāo)具有一定的表面反射率。然而不同的空間目標(biāo)物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)成分是不同的。光譜學(xué)正式研究物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)材料的一門科學(xué)，它通過研究物質(zhì)對(duì)光的發(fā)射、反射性質(zhì)，從而確定物質(zhì)的成分。因?yàn)閷?duì)于每一種物質(zhì)，其吸收光譜、發(fā)射光譜是特定的和固有的，探測到物質(zhì)的吸收光譜或反射光譜，就可以確定物質(zhì)種類。
光譜探測在原理上不需要探測目標(biāo)的幾何特征，它通過探測空間目標(biāo)的反射光譜或輻射光譜，得到目標(biāo)的特征光譜數(shù)據(jù)，揭示各種目標(biāo)的光譜特征、存在狀況及物質(zhì)構(gòu)成成分。由于不需要探測目標(biāo)的幾何特征，系統(tǒng)可以很小，很靈活，是幾何影像探測技術(shù)的重要補(bǔ)充，對(duì)空間目標(biāo)識(shí)別具有重要意義。在空間目標(biāo)監(jiān)視中，根據(jù)光譜分布，不僅可以提供目標(biāo)對(duì)太陽光線的反射信息、目標(biāo)自身輻射信息等，而且也可以為分析目標(biāo)材質(zhì)、工作狀態(tài)提供依據(jù)。根據(jù)資料顯示，空間目標(biāo)反射光譜包含了很多信息，研究表明衛(wèi)星的光譜特征與衛(wèi)星基本結(jié)構(gòu)、衛(wèi)星的方向、太陽角、衛(wèi)星表面材料形態(tài)、衛(wèi)星年齡等特性有關(guān)。由此可見，空間目標(biāo)光譜的實(shí)時(shí)探測對(duì)于空間目標(biāo)的識(shí)別，目標(biāo)的狀態(tài)監(jiān)測等方面具有重要的意義。
目前比較成熟的光譜成像儀主要有三類：色散型、干涉型、濾光片型。經(jīng)過三十年的發(fā)展，在信噪比、空間和光譜分辨率等方面已經(jīng)有了很大提升，但都要通過多次曝光進(jìn)行時(shí)間或空間上的掃描，采集完整數(shù)據(jù)消耗時(shí)間長，使之不適用于目標(biāo)的實(shí)時(shí)觀測。可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)獲取光譜圖像的技術(shù)包括，計(jì)算層析光譜成像技術(shù)、編碼孔徑光譜成像技術(shù)、光場多光譜成像技術(shù)等。其中計(jì)算層析光譜成像技術(shù)和光場多光譜成像技術(shù)，均犧牲了空間分辨率獲取光譜數(shù)據(jù)，對(duì)探測器面陣有很高的要求。編碼孔徑光譜成像在一次像面插入編碼模板，一方面，重構(gòu)誤差大，一次像面存在編碼模板，會(huì)有遮掩稀疏目標(biāo)的可能，并且，重構(gòu)空間分辨率衰減很大；另一方面，編碼模板不透光的部分的信息是無法獲取的，只能夠根據(jù)臨近信息進(jìn)行估算，因此不適用于稀疏目標(biāo)探測。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種稀疏目標(biāo)光譜實(shí)時(shí)探測系統(tǒng)，可以解決稀疏目標(biāo)光譜實(shí)時(shí)探測的問題，并且具有較高分辨率與較低的誤差。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種稀疏目標(biāo)光譜實(shí)時(shí)探測系統(tǒng)，包括：前置鏡、準(zhǔn)直鏡、分光棱鏡、色散元件、第一成像鏡、第一探測器、第二成像鏡，以及第二探測器；
其中，前置鏡將無窮遠(yuǎn)目標(biāo)成像在準(zhǔn)直鏡的前焦面上，被準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直形成平行光，經(jīng)過分光棱鏡分成兩束能量相同的光束，一束經(jīng)色散元件色散后被第一成像鏡成像在第一探測器上，目標(biāo)被色散成不同波長的像，成像在不同位置；另一束光線經(jīng)過第二成像鏡，第二在探測器上成像，記錄稀疏目標(biāo)的位置分布。
所述色散元件為amici棱鏡、光柵或者普通棱鏡。
該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)空間稀疏目標(biāo)的實(shí)時(shí)光譜探測，通過兩個(gè)探測器來確定目標(biāo)的相對(duì)位置，從而重構(gòu)目標(biāo)光譜。
由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，該系統(tǒng)主要具備如下優(yōu)點(diǎn)：1、系統(tǒng)沒有狹縫和編碼模板遮攔，能量利用利率高，對(duì)于空間目標(biāo)能量弱的特點(diǎn)比較適用；2、系統(tǒng)視場可以比較大，分辨率不受限制；3、系統(tǒng)利用一次曝光數(shù)據(jù)就可以獲得視場內(nèi)所有目標(biāo)的光譜數(shù)據(jù)，具有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性；4、系統(tǒng)有兩路探測器成像，增加了觀測量，可以更精確獲得目標(biāo)的光譜數(shù)據(jù)。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種稀疏目標(biāo)光譜實(shí)時(shí)探測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種稀疏目標(biāo)光譜實(shí)時(shí)探測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，其主要包括：前置鏡1、準(zhǔn)直鏡2、分光棱鏡3、色散元件4、第一成像鏡5、第一探測器6、第二成像鏡7，以及第二探測器8；
其中，前置鏡1將無窮遠(yuǎn)目標(biāo)成像在準(zhǔn)直鏡2的前焦面上，被準(zhǔn)直鏡2準(zhǔn)直形成平行光，經(jīng)過分光棱鏡3分成兩束能量相同的光束，一束經(jīng)色散元件4色散后被第一成像鏡5成像在第一探測器6上，目標(biāo)被色散成不同波長的像，成像在不同位置；另一束光線經(jīng)過第二成像鏡7，第二在探測器8上成像，記錄稀疏目標(biāo)的位置分布。
該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)空間稀疏目標(biāo)的實(shí)時(shí)光譜探測，通過兩個(gè)探測器來確定目標(biāo)的相對(duì)位置，在確定目標(biāo)的相對(duì)位置后，就可以根據(jù)算法重構(gòu)目標(biāo)光譜。
本發(fā)明實(shí)施例中，所述的稀疏目標(biāo)含義如下：目標(biāo)比較小，而且目標(biāo)與目標(biāo)之間距離比較遠(yuǎn)，目標(biāo)密度小，如星空中的星星，海面上的船只。
本發(fā)明實(shí)施例中，所述色散元件3可以為amici棱鏡、光柵或者普通棱鏡。
此外，準(zhǔn)直鏡2、第一成像鏡5、第二成像鏡7的鏡片數(shù)量可根據(jù)實(shí)際情況確定，圖1僅為示意。
本發(fā)明實(shí)施例提供的上述系統(tǒng)主要具備如下優(yōu)點(diǎn)：
1、系統(tǒng)沒有狹縫和編碼模板遮攔，能量利用利率高，對(duì)于空間目標(biāo)能量弱的特點(diǎn)比較適用。
2、系統(tǒng)視場可以比較大，分辨率不受限制。
3、系統(tǒng)利用一次曝光數(shù)據(jù)就可以獲得視場內(nèi)所有目標(biāo)的光譜數(shù)據(jù)，具有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性。
4、系統(tǒng)有兩路探測器成像，增加了觀測量，可以更精確獲得目標(biāo)的光譜數(shù)據(jù)。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。