一種基于液晶可調(diào)諧濾光片的成像光譜儀及全光譜范圍自動(dòng)獲取的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及光譜儀領(lǐng)域，具體地設(shè)及一種基于液晶可調(diào)諧濾光片的成像光譜儀及 全光譜范圍自動(dòng)獲取的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 成像光譜是一種結(jié)合成像技術(shù)和光譜技術(shù)的新型技術(shù)，不僅能對(duì)物體進(jìn)行空間成 像，同時(shí)還能提供豐富的光譜信息。由于它具有光譜分辨率高、波段多、圖像與光譜相結(jié)合 等優(yōu)點(diǎn)，使成像光譜技術(shù)在遙感、醫(yī)學(xué)顯微等領(lǐng)域的使用日益廣泛，能夠獲取高分辨率的二 維、Ξ維地表圖像，有效地區(qū)分和識(shí)別地表的物體，獲取微小細(xì)胞組織的光譜圖像。
[0003] 現(xiàn)在目前應(yīng)用的光譜儀一般為色散型光譜儀，但是色散型光譜儀探測(cè)靈敏度低， 其空間分辨率、光譜分辨率W及對(duì)弱信號(hào)的探測(cè)能力都不能滿(mǎn)足用戶(hù)的需求，干設(shè)成像光 譜儀雖然具有高光譜分辨率與高能量利用率等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿(mǎn)足日益提升的應(yīng)用需求，但是 對(duì)于干設(shè)成像光譜技術(shù)，其核屯、部件的分光部件對(duì)于獲取合適的偏振光十分重要，因此成 本較多，操作較復(fù)雜，另一方面，現(xiàn)在的成像光譜技術(shù)需要感光元件產(chǎn)生數(shù)據(jù)信號(hào)、數(shù)字信 號(hào)的處理W及后期處理等，因此現(xiàn)有的光譜儀的操作復(fù)雜，不能滿(mǎn)足需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明為了解決上述提到的現(xiàn)有的光譜儀存在的探測(cè)靈敏度低、全自動(dòng)化水平低 等問(wèn)題，并滿(mǎn)足應(yīng)用場(chǎng)合所需的高光譜分辨率、高能量利用要求，W及自動(dòng)化控制、自動(dòng)化 參數(shù)修正等其他要求，提供了W液晶可調(diào)諧濾光片為核屯、分光設(shè)置、CCD探測(cè)器為數(shù)字感光 元件，并使用DSP處理器為計(jì)算、控制單元的成像光譜儀，能夠獲得高分辨率的光譜圖像，并 且控制液晶可調(diào)諧濾光片，實(shí)現(xiàn)光譜波段的任意調(diào)諧，利用DSP處理器與PC機(jī)的交互，實(shí)現(xiàn) 光譜的自動(dòng)獲取及計(jì)算參數(shù)的自動(dòng)修正，使用方便，成本較低，且后續(xù)處理方便快捷。
[0005] 具體的，本發(fā)明提供一種基于液晶可調(diào)諧濾光片的成像光譜儀，其包括光譜儀W 及遠(yuǎn)程控制裝置，所述光譜儀與所述遠(yuǎn)程控制裝置通訊連接；
[0006] 所述光譜儀包括外殼、光學(xué)鏡頭W及液晶可調(diào)諧濾光片，所述外殼內(nèi)部設(shè)置有CCD 探測(cè)器、DSP處理器、控制器W及電源模塊，所述光學(xué)鏡頭設(shè)置在所述外殼的外部，所述液晶 可調(diào)諧濾光片設(shè)置在所述光學(xué)鏡頭的后部，物體的反射光通過(guò)光學(xué)鏡頭后再由液晶可調(diào)諧 濾光片調(diào)諧濾波；
[0007] 所述控制器與所述DSP處理器通訊連接，所述控制器能夠根據(jù)所述DSP處理器發(fā)出 的指令，控制液晶可調(diào)諧濾光片進(jìn)行調(diào)諧，W適應(yīng)全光譜范圍；
[000引所述CCD探測(cè)器與所述DSP處理器通訊連接，能夠獲取經(jīng)過(guò)光學(xué)鏡頭及液晶可調(diào)諧 濾光片的光，產(chǎn)生圖像的數(shù)字信號(hào)，并傳輸給DSP處理器。
[0009]優(yōu)選地，液晶可調(diào)諧濾光片由依次平行排列的多級(jí)單元級(jí)聯(lián)而成，每一級(jí)單元包 含有兩個(gè)相互平行的偏振片，所述兩個(gè)偏振片之間夾設(shè)有液晶延遲片，液晶延遲片的光軸 與偏振片的透過(guò)方向存在45°的方位夾角，延遲片的厚度逐級(jí)增加，分別為d、2d、-，、2N-ld，d是其中最薄的延遲片厚度，當(dāng)光源通過(guò)其中一級(jí)單元時(shí)，由于沿液晶延遲片快、慢軸傳播 的兩束光振動(dòng)方向相同，而位相差是一定的，因此發(fā)生干設(shè)作用。
[0010] 優(yōu)選地，所述外殼為塑料殼體或不誘鋼殼體。
[0011] 優(yōu)選地，所述外殼設(shè)有鏡頭開(kāi)孔、電源開(kāi)口、通訊開(kāi)口、電源開(kāi)關(guān)W及指示燈。
[0012] 優(yōu)選地，所述光學(xué)鏡頭設(shè)置在所述外殼的鏡頭開(kāi)孔處。
[0013] 優(yōu)選地，所述電源模塊包括電源插頭W及整流穩(wěn)壓模塊，所述電源插頭連接標(biāo)準(zhǔn) 的市電電源插座，為光譜儀提供電源，所述整流穩(wěn)壓模塊將市電經(jīng)過(guò)整流穩(wěn)壓后，產(chǎn)生供儀 器使用的直流電。
[0014] 優(yōu)選地，所述DSP處理器通過(guò)USB通訊模塊連接遠(yuǎn)程控制裝置，用于將所述DSP處理 器計(jì)算處理后的光譜數(shù)據(jù)傳輸給所述遠(yuǎn)程控制裝置，同時(shí)，將所述遠(yuǎn)程控制裝置發(fā)出的用 戶(hù)指令傳輸給所述DSP處理器。
[0015] 優(yōu)選地，所述遠(yuǎn)程控制裝置為計(jì)算機(jī)。
[0016] 優(yōu)選的，本發(fā)明還提供一種全光譜范圍自動(dòng)獲取的方法，其步驟如下所述：
[0017]S1、待測(cè)物體的反射光經(jīng)過(guò)光學(xué)鏡頭，再由液晶可調(diào)諧濾光片進(jìn)行調(diào)諧濾光，在CCD探測(cè)器上成像，將數(shù)字信號(hào)傳輸給DSP處理器，DSP處理器處理后，經(jīng)過(guò)USB通訊模塊傳輸 給遠(yuǎn)程控制裝置；
[0018]S2、遠(yuǎn)程控制裝置獲取特定波長(zhǎng)的光譜圖像信息后，根據(jù)設(shè)置要求，通過(guò)USB通訊 模塊向DSP處理器發(fā)出新的波長(zhǎng)指令；
[0019]S3、DSP處理器獲取新的波長(zhǎng)指令，控制控制器對(duì)液晶可調(diào)諧濾光片中的液晶延遲 片進(jìn)行調(diào)整，W達(dá)到調(diào)諧功能，確定新的中屯、波長(zhǎng)；
[0020]S4、重復(fù)步驟S1-S3,直到獲取所有不同波長(zhǎng)的光譜圖像為止。
[0021] 優(yōu)選地，本發(fā)明還提供一種基于上述的全光譜范圍自動(dòng)獲取方法的成像光譜儀的 自動(dòng)修正方法，其步驟如下：
[0022]S1、通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)儀器獲取待測(cè)物體的實(shí)際地物偏振信息；
[0023]S2、使用所述成像光譜儀，獲取每個(gè)探測(cè)單片的輸出信號(hào)；
[0024]S3、根據(jù)所有的探測(cè)單片的儀器輸出信號(hào)W及對(duì)應(yīng)的實(shí)際地物偏振信息，確定對(duì) 應(yīng)的關(guān)系，計(jì)算或修正光譜成像的計(jì)算參數(shù)，W修正所述成像光譜儀的誤差。
[0025] 本發(fā)明能夠滿(mǎn)足應(yīng)用場(chǎng)合所需的高光譜分辨率、高能量利用要求，W及自動(dòng)化控 審IJ、自動(dòng)化參數(shù)修正等其他要求，提供了W液晶可調(diào)諧濾光片為核屯、分光設(shè)置、CCD探測(cè)器 為數(shù)字感光元件，并使用DSP處理器為計(jì)算、控制單元的成像光譜儀，能夠獲得高分辨率的 光譜圖像，并且控制液晶可調(diào)諧濾光片，實(shí)現(xiàn)光譜波段的任意調(diào)諧，利用DSP處理器與PC機(jī) 的交互，實(shí)現(xiàn)光譜的自動(dòng)獲取及計(jì)算參數(shù)的自動(dòng)修正，使用方便，成本較低，且后續(xù)處理方 便快捷。
【附圖說(shuō)明】
[0026] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖2為本發(fā)明的光譜儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意框圖；
[0029] 圖4為液晶可調(diào)諧濾光片的原理圖；
[0030] 圖5為液晶可調(diào)諧濾光片的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及工作原理做進(jìn)一步解釋?zhuān)?br>[0032] 本發(fā)明提供一種基于液晶可調(diào)諧濾光片的成像光譜儀，其包括光譜儀及遠(yuǎn)程 控制裝置2，所述光譜儀1與所述遠(yuǎn)程控制裝置2通訊連接；
[0033] 所述光譜儀1包括外殼11、光學(xué)鏡頭12W及液晶可調(diào)諧濾光片13,所述外殼11內(nèi)部 設(shè)置有CCD探測(cè)器11UDSP處理器112、控制器113W及電源模塊114,所述光學(xué)鏡頭12設(shè)置在 所述外殼11的外部，所述液晶可調(diào)諧濾光片13設(shè)置在所述光學(xué)鏡頭12的后部，物體的反射 光通過(guò)光學(xué)鏡頭12后再由液晶可調(diào)諧濾光片13調(diào)諧濾波；
[0034] 所述控制器113與所述DSP處理器112通訊連接，所述控制器113能夠根據(jù)所述DSP 處理器112發(fā)出的指令，控制液晶可調(diào)諧濾光片13進(jìn)行調(diào)諧，W適應(yīng)全光譜范圍；
[0035] 所述CCD探測(cè)器111與所述DSP處理器112通訊連接，能夠獲取經(jīng)過(guò)光學(xué)鏡頭12及液 晶可調(diào)諧濾光片13的光，產(chǎn)生圖像的數(shù)字信號(hào)，并傳輸給DSP處理器112。
[0036] 優(yōu)選地，液晶可調(diào)諧濾光片13由依次平行排列的多級(jí)單元級(jí)聯(lián)而成，每一級(jí)單元 包含有兩個(gè)相互平行的偏振片131，所述兩個(gè)偏振片131之間夾設(shè)有液晶延遲片132,液晶延 遲片132的光軸與偏振片131的透過(guò)方向存在45°的方位夾角，液晶延遲片132的厚度逐級(jí)增 加，分別為d、2d、…、2N-ld，d是其中最薄的延遲片厚度，當(dāng)光源通過(guò)其中一級(jí)單元時(shí)，由于 沿液晶延遲片132快、慢軸傳播的兩束光振動(dòng)方向相同，而位相差是一定的，因此發(fā)生干設(shè) 作用。
[0037] 優(yōu)選地，所述外殼11為塑料殼體或不誘鋼殼體。
[0038] 優(yōu)選地，所述外殼11設(shè)有鏡頭開(kāi)孔115、電源開(kāi)口 116、通訊開(kāi)口 117、電源開(kāi)關(guān)118 W及指示燈119。
[0039] 優(yōu)選地，所述光學(xué)鏡頭12設(shè)置在所述外殼11的鏡頭開(kāi)孔115處。
[0040] 優(yōu)選地，所述電源模塊114包括電源插頭1141W及整流穩(wěn)壓模塊1142,所述電源插 頭1141連接標(biāo)準(zhǔn)的市電電源插座，為光譜儀1提供電源，所述整流穩(wěn)壓模塊1142將市電經(jīng)過(guò) 整流穩(wěn)壓后，產(chǎn)生供儀器使用的直流電。
[0041 ] 優(yōu)選地，所述DSP處理器112通過(guò)USB通訊模塊連接遠(yuǎn)程控制裝置2,用于將所述DSP處理器112計(jì)算處理后的光譜數(shù)據(jù)傳輸給所述遠(yuǎn)程控制裝置2,同時(shí)，將所述遠(yuǎn)程控制裝置2 發(fā)出的用戶(hù)指令傳輸給所述DSP處理器112。
[0042] 優(yōu)選地，所述遠(yuǎn)程控制裝置2為計(jì)算機(jī)。
[0043] 優(yōu)選的，本發(fā)明還提供一種全光譜范圍自動(dòng)獲取的方法，其步驟如下所述：
[0044] S1、待測(cè)物體的反射光經(jīng)過(guò)光學(xué)鏡頭12,再由液晶可調(diào)諧濾光片13進(jìn)行調(diào)諧濾光， 在CCD探測(cè)器111上成像，將數(shù)字信號(hào)傳輸給DSP處理器112，DSP處理器112處理后，經(jīng)過(guò)USB 通訊模塊傳輸給遠(yuǎn)程控制裝置2;
[0045] S2、遠(yuǎn)程控制裝置2獲取特定波長(zhǎng)的光譜圖像信息后，根據(jù)設(shè)置要求，通過(guò)USB通訊 模塊向DSP處理器112發(fā)出新的波長(zhǎng)指令；
[0046] S3、DSP處理器112獲取新的波長(zhǎng)指令，控制控制器113對(duì)液晶可調(diào)諧濾光片13中的 液晶延