【CN109540294A】一种基于液晶光阀的电子扫描视频高光谱成像仪【专利】

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CN 109540294 A
说 明 书
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一种基于液晶光阀的电子扫描视频高光谱成像仪
技术领域 [0001] 本发明涉及一种基于液晶光阀的电子扫描视频高光谱成像仪，特指一种无须运动 平台，依托液晶光阀代替传统狭缝实现成像空间电子扫描的高光谱成像仪。
背景技术： [0002] 色散型成像光谱技术的发展，经历了从多波段扫描成像到推扫式成像的技术发展 过程。目前基于推扫成像模式的高光谱成像仪是航空航天的主流方案，这种技术由面阵探 测器的固体扫描和卫星或飞机平稳向前飞行来共同形成二维空间扫描，即推扫。二维面阵 器件的其中一维完成目标场景一维空间成像，另一维完成同样目标场景该维度的光谱信息 获取，通过飞机或者卫星的平台运动获得目标场景的空间另外一维成像。 [0003] 借助运动平台的帮助，色散型高光谱成像仪不需要单独设计扫描镜，并且面阵探 测器使得系统可以获得比较高的空间分辨率，因而具有光谱分辨率高、灵敏度高等特点。但 是在一些场合 ，平台无法满足运动扫描的功能 ，需要单独设计扫描镜 ，当高光谱成像仪空间 分辨率较高时扫描镜的研制难度呈几何倍数增加，从而使推扫式高光谱成像的使用场景受 到限 制 ，特别是搭载于静止轨道平台时 ，扫瞄镜本身的技术难度 (特别是高精度扫描像元级 控 制) 甚至超过仪器本身。故针对色散型高 光谱成像仪 ，在平台 无法满足运 动扫描的 情况 下，可依托液晶光阀代替传统狭缝实现成像空间电子扫描。
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910021564 .6
(22)申请日 2019 .01 .10
(71)申请人 中国科学院上海技术物理研究所 地址 200083 上海市虹口区玉田路500号
(72)发明人 刘世界 李春来 唐国良 徐睿 张旭东 张 月 王建宇
所述电 子液晶光阀 (2) 位于成像镜头 (1) 后的 焦面位置 ，所述无狭缝色散型光谱仪组件 (3) 位于液晶光阀 (2) 后 ，所述探测器 (4) 位于无狭缝色散型光谱仪组件 (3) 之后。来自物方 的空间和光谱信息 ，通过成像镜头 (1) 成像到液晶光阀 (2) 上 ，通过液晶光阀 (2) 所产生的狭 缝位置上的信息进入色散型光谱仪组件(3) ，色散之后的信息成像在探测器(4)上，通过液 晶光阀(2)的狭缝扫描实现对目标的光谱成像信息获取。，利用数据处理系统(5) ，按照每一 条狭缝所对应扫描位置进行拼接，得到光谱数据立方体，实现多光谱成像的探测。所述的可 编程电 子液晶光阀 (2) 为一种可通过电 压控制液晶每个阵 列单元光线透过率特性的器件 ， 其特征在于所述电 子液晶 光阀 可通过 加载 相应数据 ，实现不同空间位置的 透光 ，从而实现 狭缝空间透光位置的水平扫描。
成像仪 ( 57 )摘要
本发明公开了一 种基于液晶 光阀的电 子 扫 描视频高光谱成像仪。系统由成像镜头、可编程 电 子液晶 光阀 、无狭缝色散型光谱仪组 件 、探 测 器 ，数 据处理 系统等五部分组成 。该 系统 将色散 型高 光谱成像仪的 狭缝更换为可 编程电 子液晶 光阀 ，该部件可以通过电压控制，利用驱动电路 依次加载透光数据，控制液晶光阀相应位置的透 光特性 ，实现空间 依次 扫描的 功能 。透过液晶 光 阀透光位置的目标信号进入色散组件，探测器在 焦平面处捕获图像数据，利用拼接算法提取目标 的光谱成像数据立方体。相比较传统色散型高光 谱成像仪 ，本设计省去机械推扫过程 ，减 少机械 运动部件 ，具有稳定性强 ，集成度高等特点 ，适应 于塔架观测平台、临近空间平台等相对静止的观 测平台。
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CN 109540294 A
说 明 书
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权利要求书1页 说明书3页 附图1页
CN 109540294 A
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权 利 要 求 书
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1 .一种基于液晶光阀的电子扫描视频高光谱成像仪，包括成像镜头(1)、可编程电子液 晶光阀 (2) 、无狭缝色散型光谱仪组件(3) 、探测器(4) ，数据处理系统 (5) ，其特征在于:
(74)专利代理机构 上海沪慧律师事务所 31311 代理人 郭英
(51)Int .Cl . G01J 3/28(2006 .01) G01J 3/04(2006 .01)
(10)申请公布号 CN 109540294 A (43)申请公布日 2019.03.29
( 54 )发明 名称 一 种基于液晶 光阀的电 子 扫描视频高 光谱
发明内容： [0004] 为解决上述问题，本发明提供一种可实现空间自扫描的高光谱成像方案，针对色 散型高光谱成像仪可以 省去扫描环节 ，将色散型高光谱成像仪变为视频成像 ，是一 种全新 的技术手段。 [0005] 本发明为一种用于获取图像空间和光谱三维数据立方体的新型电子扫描式成像 光谱仪 ，设备包括成像镜头、可编程电 子液晶 光阀 、无狭缝色散型光谱仪组件、探 测器 和数 据处理系统，所述光学成像镜头放置于仪器最前面，所述电子液晶光阀位于镜头后，具体放 置于镜头后的 焦平面处 ，所述无狭缝色散型光谱仪组件位于液晶 光阀 后 ，所述探测器位于 光谱仪组件之 后 ，通过光学对准实现液晶 光阀 单位像元与探 测器像元一一对应 ，所述数据 处理系统用于实时接收和反演数据。通过控制液晶光阀的打开单元位置，可在相应位置上 形成狭缝，通过加载相应数据，使得液晶光阀上的狭缝位置按照水平顺序连续移动，此即达 到电 子扫描效果 ，根据探测器积分时间 ，匹配每条狭缝的保持时间。透过狭缝 (液晶 光阀打 开单元位置)的目标信号光进入到色散组件，在焦面处使用探测器依次捕获狭缝对应线视 场内目标分光后的图像数据，通过确定视场位置，狭缝位置和探测器位置三者对应的关系， 合成目标成像光谱数据立方体。 [0006] 进一步的，所述可编程电子液晶光阀加载相应数据后，实现物理功能为在空间中 依次扫描的透光狭缝。 [0007] 进一步的，所述目标成像光谱数据立方体提取算法为错位拼接法，将探测器得到