一種光譜定標(biāo)方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光譜定標(biāo)方法及裝置，其中，光譜定標(biāo)方法包括將光源在待定標(biāo)譜段進(jìn)行分光得到單色光并傳輸給積分球，獲得從所述積分球出射的單色光的波長(zhǎng)位置；將從所述積分球出射的單色光輸入給光譜成像儀，獲得所述光譜成像儀的響應(yīng)輸出值；根據(jù)所述積分球出射的單色光的波長(zhǎng)位置與所述光譜成像儀的響應(yīng)輸出值，確定所述光譜成像儀在待定標(biāo)譜段的中心波長(zhǎng)位置和光譜帶寬。利用單色積分球替代傳統(tǒng)光譜定標(biāo)中用到的平行光管，提高出瞳口徑，一次采集即可完成，避免了常規(guī)方法中平行光管視場(chǎng)太小，需要分視場(chǎng)進(jìn)行標(biāo)定費(fèi)時(shí)費(fèi)力的不足。
【專利說明】一種光譜定標(biāo)方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光譜成像儀的光譜定標(biāo)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種光譜定標(biāo)方法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]光譜成像技術(shù)可以同時(shí)獲取目標(biāo)的二維空間信息和一維光譜信息，在民用和軍用領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。根據(jù)分光方式不同，光譜成像技術(shù)可以分為色散型、干涉型、可調(diào)諧濾光片型、計(jì)算層析型等。其中色散型光譜成像技術(shù)比較成熟，應(yīng)用也最為廣泛，但由于光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)誤差的存在，其譜線彎曲(smile效應(yīng))較大，因此，需要對(duì)每個(gè)像元進(jìn)行精確的光譜定標(biāo)，確定每個(gè)像元的光譜中心波長(zhǎng)位置和系統(tǒng)的光譜采樣間隔。
[0003]關(guān)于色散型光譜成像儀的光譜定標(biāo)方法有波長(zhǎng)掃描法和特征光譜定標(biāo)法。波長(zhǎng)掃描法利用單色儀連續(xù)輸出單色準(zhǔn)直光，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)寬光譜范圍的波長(zhǎng)和帶寬標(biāo)定。特征光譜定標(biāo)法利用汞燈、鈉燈等的發(fā)射譜線，只能實(shí)現(xiàn)某些通道的波長(zhǎng)標(biāo)定，實(shí)現(xiàn)不了光譜帶寬的標(biāo)定。
[0004]示例性的，波長(zhǎng)掃描法中使用平行光管，利用單色儀以一定的掃描步長(zhǎng)在光譜成像儀的光譜范圍進(jìn)行掃描，光譜成像儀連續(xù)記錄輸出數(shù)據(jù)及其對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，從而得到每一個(gè)像元的波長(zhǎng)與探測(cè)器輸出的響應(yīng)值即DN值間的關(guān)系曲線，對(duì)其進(jìn)行高斯擬合，就可以計(jì)算出每個(gè)通道的中心波長(zhǎng)和光譜采樣間隔，但是，由于波長(zhǎng)掃描法中普通平行光管視場(chǎng)角很小，一般只有I度左右，對(duì)于大視場(chǎng)光譜成像儀的標(biāo)定需要分視場(chǎng)進(jìn)行，會(huì)增加數(shù)據(jù)采集以及處理的次數(shù)和時(shí)間。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實(shí)施例的目的是提供一種光譜定標(biāo)方法及裝置，實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)色散型光譜成像儀的光譜定標(biāo)效果。
[0006]本發(fā)明實(shí)施例的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]一種光譜定標(biāo)方法，包括:
[0008]將光源在待定標(biāo)譜段進(jìn)行分光得到單色光并傳輸給積分球，獲得從所述積分球出射的單色光的波長(zhǎng)位置；
[0009]將從所述積分球出射的單色光輸入給光譜成像儀，獲得所述光譜成像儀的響應(yīng)輸出值；
[0010]根據(jù)所述積分球出射的單色光的波長(zhǎng)位置與所述光譜成像儀的響應(yīng)輸出值，確定所述光譜成像儀在待定標(biāo)譜段的中心波長(zhǎng)位置和光譜帶寬。
[0011]一種光譜定標(biāo)裝置，包括光源、可調(diào)諧濾波器及控制器和積分球:
[0012]所述控制器控制所述可調(diào)諧濾波器將所述光源的出射光按光譜位置進(jìn)行分光得到單色光，獲得從所述積分球出射的單色光的波長(zhǎng)位置；
[0013]所述可調(diào)諧濾波器將所述單色光傳輸給所述積分球。
[0014]由上述本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以看出，利用單色積分球提高出瞳口徑，一次采集即可完成，適用于大視場(chǎng)色散型光譜成像儀的光譜定標(biāo)，避免了常規(guī)方法中平行光管視場(chǎng)太小，需要分視場(chǎng)進(jìn)行標(biāo)定費(fèi)時(shí)費(fèi)力的不足。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]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(jiǎn)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。
[0016]圖1為本發(fā)明實(shí)施例光譜定標(biāo)方法的流程示意圖。
[0017]圖2為本發(fā)明實(shí)施例光譜定標(biāo)裝置的構(gòu)成示意圖。
[0018]圖3為本發(fā)明實(shí)施例光譜定標(biāo)方法的應(yīng)用流程示意圖。
[0019]圖4為本發(fā)明實(shí)施例光譜定標(biāo)方法中波長(zhǎng)位置與DN值間的響應(yīng)曲線圖。
[0020]圖5為本發(fā)明實(shí)施例光譜定標(biāo)方法中對(duì)波長(zhǎng)位置與DN值響應(yīng)曲線做Gauss曲線擬合后的不意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]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。
[0022]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種光譜定標(biāo)方法，包括:
[0023]11、將光源在待定標(biāo)譜段進(jìn)行分光得到單色光并傳輸給積分球，獲得從所述積分球出射的單色光的波長(zhǎng)位置。
[0024]12、將從所述積分球出射的單色光輸入給光譜成像儀，獲得所述光譜成像儀的響應(yīng)輸出值。
[0025]13、根據(jù)所述積分球出射的單色光的波長(zhǎng)位置與所述光譜成像儀的響應(yīng)輸出值，確定所述光譜成像儀在待定標(biāo)譜段的中心波長(zhǎng)位置和光譜帶寬。
[0026]由上述本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以看出，針對(duì)色散型光譜成像儀的光譜定標(biāo)，采用基于單色積分球的光譜定標(biāo)方案，利用單色積分球替代傳統(tǒng)光譜定標(biāo)中用到的平行光管，提高出瞳口徑，一次采集即可完成，避免了常規(guī)方法中平行光管視場(chǎng)太小，需要分視場(chǎng)進(jìn)行標(biāo)定費(fèi)時(shí)費(fèi)力的不足。
[0027]具體的，所述將光源在待定標(biāo)譜段進(jìn)行分光得到單色光，可以包括:
[0028]通過控制器控制可調(diào)諧濾波器將光源的出射光按光譜位置進(jìn)行分光得到單色光。
[0029]進(jìn)一步的，所述通過可調(diào)諧濾波器將光源的出射光按光譜位置進(jìn)行分光得到單色光，可以包括:
[0030]以預(yù)定步長(zhǎng)調(diào)節(jié)可調(diào)諧濾波器，選擇數(shù)個(gè)波長(zhǎng)進(jìn)行過分光輸出單色光，所述預(yù)定步長(zhǎng)為lnm_2nm。
[0031]可選的，光源可以為寬譜段光源，所述寬譜段光源可以包括白光激光器、鎢燈或者氙燈。
[0032]寬譜段光源，可調(diào)諧濾波器及控制器和積分球配合輸出為單色光，因此，四者構(gòu)成為單色積分球。
[0033]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，寬譜段光源，其作用是產(chǎn)生寬光譜的連續(xù)輻射。根據(jù)光譜成像儀的波長(zhǎng)范圍，可選用市面上現(xiàn)有的不同類型的白光激光器，如Fianium公司生產(chǎn)的 SC-400，SC-450 等。
[0034]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，可調(diào)諧濾波器的作用是按指定光譜位置對(duì)寬譜段光源進(jìn)行分光，控制器與可調(diào)諧濾波器配套使用，實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)位置的選擇，根據(jù)波長(zhǎng)范圍及波長(zhǎng)位置精度，市面上有多種濾波器可供選擇。
[0035]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，可調(diào)諧濾波器的類型不受限制，如光束干涉型，光柵型坐寸ο
[0036]可見，可調(diào)諧濾波器輸出的光即為單色光，可以通過擴(kuò)束鏡擴(kuò)束后進(jìn)入積分球，經(jīng)過積分球內(nèi)壁的多次反射后，積分球的出射光即為均勻單色光。
[0037]將光譜成像儀入瞳對(duì)準(zhǔn)積分球出瞳，通過光譜成像儀的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集光譜成像儀對(duì)積分球出射光的響應(yīng)，繪制波長(zhǎng)位置與光譜成像儀響應(yīng)值即DN值之間的關(guān)系曲線，計(jì)算光譜成像儀每個(gè)像元對(duì)應(yīng)的中心波長(zhǎng)和光譜帶寬。
[0038]可選的，光譜成像儀可以為視場(chǎng)角大于I度的大視場(chǎng)色散型光譜成像儀。
[0039]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，一般光譜成像儀的視場(chǎng)在I度左右，可以稱為小視場(chǎng)光譜成像儀，相對(duì)而言其它光譜成像儀則稱為大視場(chǎng)光譜成像儀，小視場(chǎng)光譜成像儀和大視場(chǎng)光譜成像儀是相對(duì)概念，并不應(yīng)嚴(yán)格限制。
[0040]本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以理解，本發(fā)明實(shí)施例光譜定標(biāo)方法，也適用于對(duì)小視場(chǎng)光譜成像儀。
[0041]如圖2所示，對(duì)應(yīng)上述實(shí)施例光譜定標(biāo)方法，本發(fā)明實(shí)施例提供一種光譜定標(biāo)裝置，包括光源21、可調(diào)諧濾波器22及控制器23和積分球24:
[0042]控制器23控制可調(diào)諧濾波器22將光源21的出射光按光譜位置進(jìn)行分光得到單色光；
[0043]可調(diào)諧濾波器23將單色光傳輸給積分球24。
[0044]由上述本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以看出，針對(duì)色散型光譜成像儀的光譜定標(biāo)，采用基于單色積分球的光譜定標(biāo)方案，利用單色積分球替代傳統(tǒng)光譜定標(biāo)中用到的平行光管，提高出瞳口徑，一次采集即可完成，避免了常規(guī)方法中平行光管視場(chǎng)太小，需要分視場(chǎng)進(jìn)行標(biāo)定費(fèi)時(shí)費(fèi)力的不足。
[0045]可選的，本發(fā)明實(shí)施例光譜定標(biāo)裝置還可以包括光譜成像儀25、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)26及處理裝置27:
[0046]光譜成像儀25，可以用于將積分球出射的單色光作為輸入；
[0047]數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)26:可以用于采集光譜成像儀輸入的單色光的波長(zhǎng)位置，以及采集光譜成像儀的響應(yīng)輸出值；
[0048]處理裝置27，可以用于根據(jù)積分球出射的單色光的波長(zhǎng)位置與光譜成像儀的響應(yīng)輸出值，確定光譜成像儀在待定標(biāo)譜段的中心波長(zhǎng)位置和光譜帶寬。
[0049]具體的，控制器還可以用于控制可調(diào)諧濾波器以預(yù)定步長(zhǎng)調(diào)節(jié)可調(diào)諧濾波器，選擇數(shù)個(gè)波長(zhǎng)進(jìn)行分光輸出單色光，預(yù)定步長(zhǎng)為lnm-2nm。
[0050]可選的，光源可以為寬譜段光源，寬譜段源可以包括白光激光器、鎢燈或者氙燈。
[0051]可選的，可調(diào)諧濾波器輸出的光即為單色光，可以通過擴(kuò)束鏡擴(kuò)束后進(jìn)入積分球。
[0052]寬譜段光源，可調(diào)諧濾波器及控制器和積分球配合輸出為單色光，因此，四者構(gòu)成為單色積分球20。
[0053]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，寬譜段光源，其作用是產(chǎn)生寬光譜的連續(xù)輻射。根據(jù)光譜成像儀的波長(zhǎng)范圍，可選用市面上現(xiàn)有的不同類型的白光激光器，如Fianium公司生產(chǎn)的 SC-400，SC-450 等。
[0054]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，可調(diào)諧濾波器的作用是按指定光譜位置對(duì)寬譜段光源進(jìn)行分光，控制器與可調(diào)諧濾波器配套使用，實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)位置的選擇，根據(jù)波長(zhǎng)范圍及波長(zhǎng)位置精度，市面上有多種濾波器可供選擇。
[0055]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，可調(diào)諧濾波器的類型不受限制，如光束干涉型，光柵型坐寸ο
[0056]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，處理裝置可以是具有數(shù)據(jù)處理能力的設(shè)備，如PC (Personal Computer,個(gè)人計(jì)算機(jī))。
[0057]可見，可調(diào)諧濾波器輸出的光即為單色光，可以通過擴(kuò)束鏡擴(kuò)束后進(jìn)入積分球，經(jīng)過積分球內(nèi)壁的多次反射后，積分球的出射光即為均勻單色光。
[0058]將光譜成像儀入瞳對(duì)準(zhǔn)積分球出瞳，通過光譜成像儀的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集光譜成像儀對(duì)積分球出射光的響應(yīng)，繪制波長(zhǎng)位置與光譜成像儀響應(yīng)值即DN值之間的關(guān)系曲線，計(jì)算光譜成像儀每個(gè)像元對(duì)應(yīng)的中心波長(zhǎng)和光譜帶寬。
[0059]可選的，光譜成像儀可以為大視場(chǎng)色散型光譜成像儀。
[0060]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，一般光譜成像儀的視場(chǎng)在I度左右，可以稱為小視場(chǎng)光譜成像儀，相對(duì)而言其它光譜成像儀則稱為大視場(chǎng)光譜成像儀，小視場(chǎng)光譜成像儀和大視場(chǎng)光譜成像儀是相對(duì)概念，并不應(yīng)嚴(yán)格限制。
[0061]本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以理解，本發(fā)明實(shí)施例光譜定標(biāo)方法，也適用于對(duì)小視場(chǎng)光譜成像儀。
[0062]如圖3所示，選擇單色積分球由白光激光器，可調(diào)諧濾波器及控制器和積分球組成，以下具體說明本發(fā)明實(shí)施例光譜定標(biāo)方法:
[0063]31、以一定步長(zhǎng)調(diào)節(jié)可調(diào)諧濾波器。
[0064]控制器以一定步長(zhǎng)調(diào)節(jié)可調(diào)諧濾波器可選擇lnm_2nm步長(zhǎng)，選擇數(shù)個(gè)波長(zhǎng)，輸出單色光。
[0065]可調(diào)諧濾波器輸出的光即為單色光，可以通過擴(kuò)束鏡擴(kuò)束后進(jìn)入積分球，經(jīng)過積分球內(nèi)壁的多次反射后，積分球的出射光即為均勻單色光。
[0066]32、測(cè)出待測(cè)光譜成像儀對(duì)上述波長(zhǎng)的響應(yīng)值即DN值。
[0067]將光譜成像儀入瞳對(duì)準(zhǔn)積分球出瞳，通過光譜成像儀的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集光譜成像儀對(duì)積分球出射光的響應(yīng)，從而可以繪制波長(zhǎng)位置與光譜成像儀響應(yīng)值即DN值之間的關(guān)系曲線。
[0068]33、繪制波長(zhǎng)位置與DN值間的響應(yīng)曲線圖。
[0069]示例性的，如圖4所示，處理裝置處理得到的波長(zhǎng)位置與DN值間的響應(yīng)曲線圖。
[0070]34、對(duì)波長(zhǎng)位置與DN值響應(yīng)曲線做Gauss曲線擬合。
[0071]示例性的，如圖5所示，處理裝置對(duì)波長(zhǎng)位置與DN值響應(yīng)曲線做Gauss曲線擬合得到的示意圖。
[0072]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，波長(zhǎng)位置與DN值響應(yīng)曲線做Gauss曲線擬合的實(shí)現(xiàn)方式，在此不作贅述。
[0073]35、擬合值峰值所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)位置即為該像元對(duì)應(yīng)的中心波長(zhǎng)，該曲線的半峰全寬即為光譜帶寬。
[0074]以上，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)。
【權(quán)利要求】
1.一種光譜定標(biāo)方法，其特征在于，包括: 將光源在待定標(biāo)譜段進(jìn)行分光得到單色光并傳輸給積分球，獲得從所述積分球出射的單色光的波長(zhǎng)位置； 將從所述積分球出射的單色光輸入給光譜成像儀，獲得所述光譜成像儀的響應(yīng)輸出值； 根據(jù)所述積分球出射的單色光的波長(zhǎng)位置與所述光譜成像儀的響應(yīng)輸出值，確定所述光譜成像儀在待定標(biāo)譜段的中心波長(zhǎng)位置和光譜帶寬。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光譜定標(biāo)方法，其特征在于，所述將光源在待定標(biāo)譜段進(jìn)行分光得到單色光，包括: 通過控制器控制可調(diào)諧濾波器將光源的出射光按光譜位置進(jìn)行分光得到單色光。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光譜定標(biāo)方法，其特征在于，所述通過可調(diào)諧濾波器將光源的出射光按光譜位置進(jìn)行分光得到單色光，包括: 以預(yù)定步長(zhǎng)調(diào)節(jié)可調(diào)諧濾波器，選擇數(shù)個(gè)波長(zhǎng)進(jìn)行過分光輸出單色光，所述預(yù)定步長(zhǎng)為 lnm-2nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的光譜定標(biāo)方法，其特征在于，所述光源為寬譜段光源，所述寬譜段光源包括白光激光器、鎢燈或者氙燈。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的光譜定標(biāo)方法，其特征在于，所述光譜成像儀為視場(chǎng)角大于I度的大視場(chǎng)色散型光譜成像儀。
6.一種光譜定標(biāo)裝置，其特征在于，包括光源、可調(diào)諧濾波器及控制器和積分球: 所述控制器控制所述可調(diào)諧濾波器將所述光源的出射光按光譜位置進(jìn)行分光得到單色光，獲得從所述積分球出射的單色光的波長(zhǎng)位置； 所述可調(diào)諧濾波器將所述單色光傳輸給所述積分球。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光譜定標(biāo)裝置，其特征在于，所述光譜定標(biāo)裝置還包括光譜成像儀、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及處理裝置: 所述光譜成像儀，用于將所述積分球出射的單色光作為輸入； 所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng):用于采集所述光譜成像儀的響應(yīng)輸出值； 所述處理裝置，用于根據(jù)所述積分球出射的單色光的波長(zhǎng)位置與所述光譜成像儀的響應(yīng)輸出值，確定所述光譜成像儀在待定標(biāo)譜段的中心波長(zhǎng)位置和光譜帶寬。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光譜定標(biāo)裝置，其特征在于，所述控制器還用于控制所述可調(diào)諧濾波器以預(yù)定步長(zhǎng)調(diào)節(jié)可調(diào)諧濾波器，選擇數(shù)個(gè)波長(zhǎng)進(jìn)行過分光輸出單色光，所述預(yù)定步長(zhǎng)為lnm_2nm。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7或8所述的光譜定標(biāo)裝置，其特征在于，所述光源為寬譜段光源，所述寬譜段源包括白光激光器、鎢燈或者氙燈。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7或8所述的光譜定標(biāo)裝置，其特征在于，所述光譜成像儀為視場(chǎng)角大于I度的大視場(chǎng)色散型光譜成像儀。
【文檔編號(hào)】G01J3/28GK104316184SQ201410648146
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月15日
【發(fā)明者】景娟娟, 張雪靜, 周錦松, 李雅燦, 卜美俠 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電研究院