[发明专利]一种四维高光谱深度成像系统

权利要求书

1.一种四维高光谱深度成像系统，其特征在于：包括校准相机（11）、高光谱图谱仪模块、三维形貌扫描模块；校准相机（11）采集物体的表面信息，高光谱图谱仪模块获取表面的高光谱信息，三维形貌扫描模块获取三维形貌信息以及距离信息；将三维形貌扫描模块和校准相机（11）进行标定，将高光谱图谱仪模块和校准相机（11）进行标定，使得校准相机（11）的每一个像素都对应一个三维形貌信息和一个高光谱信息。

2.根据权利要求1所述的一种四维高光谱深度成像系统，其特征在于：所述的高光谱图谱仪模块包括：光路上顺次相连的激光器（12）、分束器（2）、长通滤光片（3）、成像镜头（4）、狭缝（5）、第一个非球面透镜（6）、棱镜光栅组（7）、第二个非球面透镜（8）、面阵相机（9）；激光器（12）发出的激发光水平入射到45度角设置的分束器（2）上，被反射后照射到被检测物体（1）表面，被检测物体受到激光照射并在激发光照射的线状区域内产生荧光信号，荧光信号穿过分束器（2）和长通滤光片（3）后，由成像镜头（4）成像在狭缝（5）上，漫反射的激发光被分束器（2）和长通滤光片（3）滤除；

当荧光信号穿过狭缝（5）后，第一个非球面透镜（6）将其准直成平行光，并由棱镜光栅组（7）进行色散分光，经过分光后的荧光由第二个非球面透镜（8）聚焦在面阵相机（9）上获得每一个像素对应的荧光光谱数据。

3.根据权利要求1所述的一种四维高光谱深度成像系统，其特征在于：所述的棱镜光栅组（7）由两个光楔和闪耀光栅组成。

4.根据权利要求1所述的一种四维高光谱深度成像系统，其特征在于：所述的三维形貌扫描模块是结构光、光片形貌仪、双目立体视觉系统在内的任何一种三维成像系统。

5.根据权利要求1或者4所述的一种四维高光谱深度成像系统，其特征在于：所述的三维形貌扫描模块采用光片形貌仪，包括：成像镜头（4）、滤光片及面阵探测器（10）。

6.根据权利要求5所述的一种四维高光谱深度成像系统，其特征在于：所述的光片形貌仪当被摄平面、影像平面、镜头平面这三个面的延长面相交于一直线时，影响平面得到全面清晰的影像，被摄平面不同距离处的目标一一对应到影像平面上的点；其中透镜焦距为f，镜头中心到被摄平面距离为L，镜头平面与被摄平面的夹角是θ，被摄平面对应距离方向z，假设校准距离为z₀，距离具体计算方式如下式1：

其中P为待测目标像素点，P₀为校准距离z₀处对应的像素点，Pixptich 为像素间距，参数P₀由下式2决定：

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