一种适用于大视场凝视型光谱成像系统的成像方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115900945A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211348334.9(22)申请日2022.10.31(71)申请人苏州大学地址215137江苏省苏州市相城区济学路8号(72)发明人季轶群曾晨欣谭奋利(74)专利代理机构苏州创元专利商标事务所有限公司32103专利代理师陶海锋(51)Int.Cl.G01J3/28(2006.01)G01J3/02(2006.01)G02B13/00(2006.01)G02B27/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种适用于大视场凝视型光谱成像系统的成像方法(57)摘要本发明涉及一种适用于大视场凝视型光谱成像系统的成像方法。初级同心球镜获取大视场范围、残余像差分布均匀的球面中间像，经不同成像通道的次级中继成像光学系统进行视场细分、残余像差校正并二次成像于像面处的微透镜阵列上，微透镜阵列对光学像进行视场细分，每一个微透镜单元代表一个视场采样点；光线经过微透镜阵列后继续传播，在每一个微透镜后均形成一个滤光片阵列的光瞳像；提取每个光瞳像中对应滤光片单元位置处的像素即组成一幅窄带光谱图；将不同成像通道获取的窄带光谱图进行拼接融合即获取大视场的窄带光谱图。本发明采用级联式、多通道分视场结构的大视场凝视型光谱成像系统，通过一次曝光就能获取大视场范围内空间信息和光谱信息。CN115900945ACN115900945A权利要求书1/1页1.一种适用于大视场凝视型光谱成像系统的成像方法，其特征在于包括如下步骤:步骤1，初级同心球镜（1）获取一个大视场目标物的带有均匀像差的中间像；所述的初级同心球镜为四片胶合的球面透镜结构，以各球面透镜的球心为中心，呈全对称分布，沿光线入射方向，依次为第一片负透镜（11），第一片正透镜（12），第二片负透镜（13），第二片正透镜（14）；步骤2，步骤1得到的中间像经多通道分视场的次级中继成像光学系统阵列，对含有剩余像差的中间像面进行视场细分、残余像差校正并成像于微透镜阵列上；微透镜阵列对得到的光学像进行采样，一个微透镜单元为一个视场采样点；所述次级中继成像光学系统的单个通道（3）结构为：沿光线入射方向，依次为第三片正透镜（31），第四片正透镜（32），第三片负透镜（33），第四片负透镜（34），滤光片阵列（35），第六片正透镜（36），第五片负透镜（37）；所述第四片正透镜（32）的后表面与第三片负透镜（33）的前表面胶合；所述滤光片阵列（35）的孔径为正方形，位于次级中继成像光学系统（3）的孔径光阑处；所述微透镜阵列（4）位于次级中继成像光学系统（3）的像面处；步骤3，光线经微透镜阵列传播后，再在设置于微透镜阵列（4）焦平面处的探测器（5）上形成滤光片阵列的光瞳像，探测器与微透镜阵列之间的距离为微透镜单元的焦距；步骤4，提取每个滤光片光瞳像中相应滤光片单元位置处的信息，构成一幅窄带光谱图；将不同成像通道的小视场窄带光谱图进行拼接融合，得到大视场、空间分辨率一致的窄带光谱图。2CN115900945A说明书1/4页一种适用于大视场凝视型光谱成像系统的成像方法技术领域[0001]本发明涉及一种通过一次曝光就能获取大视场范围内空间信息和光谱信息的光谱成像方法，为一种大视场凝视型光谱成像系统的成像方法。背景技术[0002]传统的光谱成像技术主要通过前置物镜将物方场景成像在入射狭缝处，由入射狭缝分割得到狭缝像，狭缝像经过分光成像系统色散并二次成像于探测器上，这种方式一次曝光所采集到的信息仅包含一维狭缝像的光谱信息和空间信息，需要经过一定时间的推扫才能采集到完整的三维数据立方体，因此缺乏实时性，难以应用在物方场景显著变化的领域。凝视型光谱成像技术通过将三维数据立方体划分为多个二维数据集，并在二维探测器上同时收集，再通过数据处理将二维数据集重新组合为三维数据立方体，因此仅通过一次曝光周期就能获取三维数据立方体，具有抗干扰能力强、成像速度快的优点，近年来得到快速发展，但由于几何像差随光学系统视场增大而急剧增加，现有凝视型光谱成像系统难以完成实现大视场成像。由于凝视型光谱成像系统在空间探测、航空航天遥感、医学检测等领域应用广泛，大视场凝视型光谱成像技术已经成为当下的迫切需求。[0003]在本发明作出之前，文献“光场多光谱相机像方远心镜头光学设计（doi：10.5768/JAO202041.0305003）”公开了一种凝视型光谱成像系统，由于几何像差限制，其成像视场仅为15.52°，难以满足大视场凝视光谱成像的需求。发明内容[0004]本发明针对现有技术存在的不足，提供一种具有视场大、全视场内空间分辨率一致、成像性能好的光谱成像方法。[0005]本发明所采用的技术方案