专利名称：同时获取立体和多光谱图像的方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种同时获取立体和多光谱图像的方法及设备，具体涉及一种 应用于空间探测领域同时获取立体和多光谱图像的方法及设备。
背景技术：
长期以来人们对未知世界的探索从来就没有间断过，随着科学技术的不断 发展，特别是对太空空间领域的探索更加频繁。对太空空间领域的探索主要应 用光学遥感技术，它是通过一个光学相机收集光信号，再遥感传输到地面生成 图像。目前，利用这种光学相机生成的地面图像多数还停留在黑白图像阶段，
少数可以实现获取立体和多光谱图像的方案还存在其关键组件面阵CCD的CCD 芯片是专门研制设计的，而且设计非常复杂，无法采用商业上很容易买到的通 用CCD芯片，价格昂贵。因此同时获取立体和多光谱图像的方法及设备，目前 还没有一个优化的方案。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种同时获取立体和多光谱图像的方法及设备， 其解决了背景技术中设计复杂、价格昂贵的技术问题。
本发明的技术解决方案是
一种同时获取立体和多光谱图像的方法，其特殊之处在于该方法包括以 下步骤
1) 由成像光学系统将被测量目标光信号汇聚照射在滤光片上；
2) 滤光片放置在焦面前，光信号经过滤光后得到特定谱段的光信息，再经 视场光阑选择，成像在面阵探测器上；
3) 对被测量目标进行推扫或摆扫，通过与面阵探测器连接的数字采集处理 系统获得被测量目标在各个视场下经过不同滤光片滤光的图像序列；
4) 分别提取同一滤光片下的二维图像，获得场景目标的多光谱图像序列，提取探测器第一行及最后一行的场景图像，立体配对后，合成场景立体图像。
一种实现上述同时获取立体和多光谱图像的方法的设备，包括成像光学系 统l，设置于成像光学系统1焦点的焦面组件2，其特殊之处在于所述焦面组
件2包括依次设置的滤光片201、视场光阑202以及面阵CCD203;所述面阵CCD203
连接有数字采集处理系统3。
上述滤光片201为阶梯状带通滤光片。
上述面阵CCD203的芯片为512*512像元、1024*1024像元、2048*2048像 元以及4096*4096像元的CCD芯片。
上述视场光阑202为刀口狭缝或光刻狭缝，视场光阑202的狭缝数为奇数, 其为5条、7条、9条、11条或13条，其中中央的一行或列为用于获取正视图 像的正视传感器，上下最边际的二行或列为前视与后视传感器，在正视、前与 后视间对称设有2条、4条、6条、8条或10条用于多光谱成像的狭缝。
上述狭缝宽度控制在CCD像元尺寸的10 15倍，所述狭缝间的平行度小于 0. 02mm为宜。
上述狭缝，CCD的行(或列)以及阶梯状滤光片三者在长度方向上需要配准， 尤其是狭缝与CCD行(或列)方向的配准，所述配准精度控制在狭缝宽度的1/2 之内为宜。
上述狭缝之间隔为lmm为佳。
上述成像光学系统1以广角远心物镜为宜。
本发明提出一种新的技术途径，它采用十分简单的组合就实现一台光学遥 感器同时获取立体与多光谱图像。本发明的优点是系统中最主要的二个部件广 角光学系统与普通的面阵CCD都很容易从市场上买到，且规格型号多，价格便 宜，研制周期短，比之于专门研制CCD焦平面的技术方案节省经费与縮短研制 周期。
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明焦面组件三部分分解示意图。
具体实施方式
参见图1和图2， 一种实现同时获取立体和多光谱图像的方法的设备，包括
成像光学系统l，设置于成像光学系统1焦点的焦面组件2，焦面组件2包括依 次设置的滤光片201、视场光阑202以及面阵CCD203;面阵CCD203连接有数字 采集处理系统3;滤光片201为阶梯状带通滤光片；面阵CCD的芯片为512*512 像元、1024*1024像元、2048*2048像元以及4096*4096像元的CCD芯片；视场 光阑202为刀口狭缝或光刻狭缝，视场光阑202的狭缝数为奇数，其为5条、7 条、9条、11条或13条，其中中央的一行或列为用于获取正视图像的正视传感 器，上下最边际的二行或列为前视与后视传感器，在正视、前与后视间对称设 有2条、4条、6条、8条或10条用于多光谱成像的狭缝；狭缝宽度控制在CCD 像元尺寸的10 15倍，所述狭缝间的平行度小于0.02mm;狭缝，CCD的行或列 以及阶梯状滤光片三者在长度方向上需要配准，尤其是狭缝与CCD行或列方向 的配准，所述配准精度控制在狭缝宽度的l/2之内；狭缝之间隔为lmm;成像光 学系统1以广角远心物镜为宜。
成像时，被测量目标场景的每个可分辨像元的光信号经成像光学系统1汇 聚照射在焦平面组件2上，依次经过滤光元件201，视场光阑202，光电探测器 203 (具体可为面阵CCD203)，光电探测器203在成像光学系统1的焦面上，视 场光阑202的通光狭缝垂直与光轴方向的中心线与光电探测器203行或列方向 平行，滤光元件201的滤光条带方向与光电探测器203行或列方向平行，滤光 元件201的每一个滤光条带中心线都有一个视场光阑202的通光狭缝中心线以 及某一行或列光电探测器的某一行或列可组成一个平面内，且该平面与主光轴 平行。
光信号经滤光片元件201后的光信号得到若干个特定谱段的光信息，经过 视场光阑202选择成像在光电探测器203上，经过数字采集处理系统3得到某 几行目标场景景物的像。
通过对目标场景进行推扫或摆扫成像，获得目标场景在各个视场下经过不 同透射波段的二维图像序列。
分别提取同一波段的二维图像，获得场景目标的多光谱图像序列，提取探 测器第一行及最后一行的场景图像，立体配对后，合成场景立体图。
权利要求
1.一种同时获取立体和多光谱图像的方法，其特殊之处在于该方法包括以下步骤1)由成像光学系统1将被测量目标光信号汇聚照射在滤光片(201)上；2)滤光片(201)放置在焦面前，光信号经过滤光后得到特定谱段的光信息，再经视场光阑(202)选择，成像在面阵探测器上；3)对被测量目标进行推扫或摆扫，通过与面阵探测器连接的数字采集处理系统(3)获得被测量目标在各个视场下经过不同滤光片滤光的图像序列；4)分别提取同一滤光片(201)下的二维图像，获得场景目标的多光谱图像序列，提取探测器第一行及最后一行的场景图像，立体配对后，合成场景立体图像。
2. —种实现上述同时获取立体和多光谱图像的方法的设备，包括成像光学系统(1)，设置于成像光学系统(1)焦点的焦面组件(2)，其特殊之处在于所述焦面组件(2)包括依次设置的滤光片(201)、视场光阑(202)以及面阵CCD (203);所述面阵CCD (203)连接有数字采集处理系统(3)。
3. 根据权利要求2所述同时获取立体和多光谱图像的方法的设备，其特征在 于所述滤光片(201)为阶梯状带通滤光片。
4. 根据权利要求2所述同时获取立体和多光谱图像的方法的设备，其特征在 于-所述面阵CCD (203)的芯片为512*512像元、1024*1024像元、2048*2048 像元以及4096*4096像元的CCD芯片。
5. 根据权利要求2所述同时获取立体和多光谱图像的方法的设备，其特征在 于所述视场光阑(202)为刀口狭缝或光刻狭缝，视场光阑(202)的狭缝数 为奇数，其为5条、7条、9条、11条或13条，其中中央的一行或列为用于获 取正视图像的正视传感器，上下最边际的二行或列为前视与后视传感器，在正 视、前与后视间对称设有2条、4条、6条、8条或10条用于多光谱成像的狭缝。
6. 根据权利要求2 5任一所述同时获取立体和多光谱图像的方法的设备，其 特征在于所述狭缝宽度控制在CCD像元尺寸的10 15倍，所述狭缝间的平行度小于0. 02mm。
7. 根据权利要求6所述同时获取立体和多光谱图像的方法的设备，其特征在 于所述狭缝，CCD的行或列以及阶梯状滤光片三者在长度方向上需要配准，尤 其是狭缝与CCD行或列方向的配准，所述配准精度控制在狭缝宽度的1/2之内。
8. 根据权利要求7所述同时获取立体和多光谱图像的方法的设备，其特征在 于所述狭缝之间隔为lmm。
9. 根据权利要求7所述同时获取立体和多光谱图像的方法的设备，其特征在 于所述成像光学系统(1)为广角远心物镜。
全文摘要
本发明涉及一种同时获取立体和多光谱图像的方法及设备，包括成像光学系统(1)，设置于成像光学系统(1)焦点的焦面组件(2)，其特殊之处在于所述焦面组件(2)包括依次设置的滤光片(201)、视场光阑(202)以及面阵CCD(203)；所述面阵CCD(203)连接有数字采集处理系统(3)。解决了组件面阵CCD的CCD芯片设计复杂、价格昂贵的技术问题。其优点是系统中最主要的二个部件广角光学系统与普通的面阵CCD都很容易从市场上买到，且规格型号多，价格便宜，研制周期短，比之于专门研制CCD焦平面的技术方案节省经费与缩短研制周期。
文档编号G01C11/00GK101320138SQ200810018240
公开日2008年12月10日 申请日期2008年5月16日 优先权日2008年5月16日
发明者宋宗玺, 常凌颖, 杨建峰, 彬 薛, 贺应红, 赵葆常, 萍 阮, 伟 高 申请人:中国科学院西安光学精密机械研究所