一種推掃型成像光譜儀自動調(diào)焦的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光譜遙感成像技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說是涉及一種推掃型成像光譜儀的自動調(diào)焦的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]遙感技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了全色(黑白)、彩色攝像，多光譜掃描成像階段之后，在上世紀80年代初期出現(xiàn)的成像光譜技術(shù)，使光學遙感進入了一個嶄新的階段一一高光譜遙感階段。所謂的高光譜遙感指的是具有高光譜分辨率的遙感科學和技術(shù)，成像光譜技術(shù)所使用的成像光譜儀能在電磁波譜的紫外、可見光、近紅外和短波紅外區(qū)域，獲取許多非常窄且光譜連續(xù)的圖像數(shù)據(jù)。成像光譜儀為每一個像元提供數(shù)十至數(shù)百個窄波段的光譜信息，由此而組成一條完整而且連續(xù)的光譜曲線。成像光譜儀將視場范圍內(nèi)觀察的各種地物以完整的光譜曲線記錄下來，而對所記錄的數(shù)據(jù)進行分析處理和研究是多學科所要進行的工作。
[0003]高光譜技術(shù)是一門新興的交叉學科，建立在傳感器、計算機等技術(shù)的基礎(chǔ)上，涉及到電磁波理論、光譜學與色度學、物理/幾何光學、電子工程、信息學、地理學、農(nóng)學、大氣科學、海洋學等多門學科。電磁波理論則是遙感技術(shù)的物理基礎(chǔ)，電磁波與地表物質(zhì)的相互作用機理、電磁波在不同介質(zhì)中的傳輸模型和對其進行接收、分析是綜合各門學科和技術(shù)的核心所在。針對不同地物的不同光譜特征，利用高光譜圖像可有效地區(qū)分和識別地物，因而被廣泛地應(yīng)用于大氣探測、醫(yī)學診斷、物質(zhì)分類和目標識別、國土資源、生態(tài)、環(huán)境監(jiān)測和城市遙感中。
[0004]光譜成像儀的成像原理是:當被測物體通過鏡頭后被光譜相機捕獲，得到一個一維的影像以及相應(yīng)的光譜信息，而當電控移動平臺(或傳送帶)帶動樣品連續(xù)運行時，則能夠得到樣品目標物的連續(xù)的一維影像以及實時的光譜信息，而在此過程中所有的數(shù)據(jù)被計算機軟件所記錄，最終獲得一個包含了影像信息和光譜信息的三維數(shù)據(jù)立方體。
[0005]光譜成像儀的掃描方式分為兩種，一種是狹縫掃描方式，一種是轉(zhuǎn)鏡掃描方式。
[0006]推掃型成像光譜儀采用的是狹縫掃描方式，擺掃型成像光譜儀采用的是轉(zhuǎn)鏡掃描方式；推掃型成像光譜儀相比于擺掃型成像光譜儀，它的像元的凝視時間大大增加了，因為推掃型成像光譜儀的像元凝視時間只取決于平臺運行的速度，而擺掃型成像光譜儀像元凝視時間不僅受平臺運行的速度的影響，還受自身轉(zhuǎn)鏡結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動速度的影響。像元的凝視時間的增加可以大大提高系統(tǒng)的靈敏度和信噪比，從而能夠更大地提高系統(tǒng)的空間分辨率和光譜分辨率。
[0007]但目前推掃型成像光譜儀的光譜分辨率受調(diào)焦技術(shù)的影響，并不是很理想；要么調(diào)焦時間過長，影響了推掃型成像光譜儀對拍攝對象的準確捕捉，要么成像模塊沒有處于理想的焦點狀態(tài)，降低了系統(tǒng)的空間分辨率和光譜分辨率，導致所捕捉的圖像表現(xiàn)的不夠清晰，圖像的細節(jié)不夠豐富。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種推掃型成像光譜儀的自動調(diào)焦的方法，避免了調(diào)焦時間過長或者調(diào)試的焦點不準確而導致捕捉的圖像不夠準確、清晰的問題。
[0009]為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種推掃型成像光譜儀的自動調(diào)焦的方法，所述推掃型成像光譜儀包括控制器、掃描電機、成像模塊、調(diào)焦電機及鏡頭；所述成像模塊包括成像光譜儀和面陣探測器；
首先，所述控制器控制掃描電機運作，掃描電機通過轉(zhuǎn)接件驅(qū)動成像模塊沿垂直于光軸的方向運動至設(shè)置好的位置，從而確定面陣探測器需要的曝光時間；
其次，進行自動調(diào)焦；
所述自動調(diào)焦的步驟為:
51、所述控制器控制掃描電機運作，掃描電機通過轉(zhuǎn)接件驅(qū)動成像模塊沿垂直于光軸的方向運動至設(shè)置好的位置，進行調(diào)焦；
52、所述控制器控制調(diào)焦電機運作，所述調(diào)焦電機通過轉(zhuǎn)接件驅(qū)動成像模塊從起始位置出發(fā)，沿著光軸的方向朝鏡頭移動，以一個較大的步長走遍設(shè)計的全行程，得到對焦評價函數(shù)的最大值和其成像模塊的位置；
53、調(diào)焦電機通過轉(zhuǎn)接件驅(qū)動成像模塊往回運動，回到S2中對焦評價函數(shù)最大位置的前一站，以此作為新的出發(fā)點，減少調(diào)焦電機的步長，再由調(diào)焦電機通過轉(zhuǎn)接件驅(qū)動成像模塊從新的出發(fā)點出發(fā)，沿著光軸的方向朝鏡頭移動至S2中對焦評價函數(shù)最大值位置的下一站，得到新的對焦評價函數(shù)的最大值和其成像模塊的位置，如此反復搜索，直到驅(qū)動電機的步長減小到設(shè)定數(shù)值，完成搜索，確定焦點。
[0010]更進一步的，所述的S2中全行程為1.2cm ;完成自動對焦流程所用時間為l~5s。
[0011]更進一步的，所述的第一步中的起始位置為鏡頭與成像模塊距離最遠時成像模塊所在的位置。
[0012]更進一步的，所述的成像模塊包括成像光譜儀和面陣探測器，所述成像光譜儀與面陣探測器為固定連接。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:不需要采用測距法查找并確定可獲得最清晰圖像時的調(diào)焦參數(shù)，能夠快速準確的確定焦點，并且消除了機械累計誤差，使成像模塊處于理想的焦點狀態(tài)，所捕捉的圖像表現(xiàn)清晰，圖像的細節(jié)豐富，提高了系統(tǒng)的空間分辨率和光譜分辨率；同時也避免了調(diào)焦時間過長的問題，保證了推掃型成像光譜儀對拍攝對象捕捉的準確性。
【附圖說明】
[0014]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0015]圖1為本發(fā)明立體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)平面示意圖；
圖3為本發(fā)明成像模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中的標號為:1、控制器；2、掃描電機；3、成像模塊；31、成像光譜儀；32、面陣探測器；
4、調(diào)焦電機；5、鏡頭。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。本發(fā)明的實施方式包括但不限于下列實施例。
[0017][實施例1]
如圖1、圖2、圖3所示的一種推掃型成像光譜儀，它的自動調(diào)焦的方法為:
首先，控制器I控制掃描電機2運作，掃描電機2通過轉(zhuǎn)接件驅(qū)動成像模塊3沿垂直于光軸的方向運動至設(shè)置好的位置，從而確定面陣探測器32需要的曝光時間，本實施例將該設(shè)置好的位置設(shè)置為成像光譜儀31的狹縫正對鏡頭的中心的位置；其次，所述控制器I控制掃描電機2運作，掃描電機2通過轉(zhuǎn)接件驅(qū)動成像模塊3沿垂直于光軸的方向運動至設(shè)置好位置，進行自動調(diào)焦，該設(shè)置好的位置既可為成像光譜儀31的狹縫正對鏡頭的中心的位置也可為方便調(diào)焦的其他位置。