[发明专利]动态点目标跟踪测量用无缝光谱成像装置、系统及方法

权利要求书

1.一种动态点目标跟踪测量用无缝光谱成像装置，其特征在于：

包括沿光路依次设置的主望远镜(1)和分光镜(2)，设置于分光镜(2)透射光路上的跟踪相机(3)，以及依次设置于分光镜(2)反射光路上的闪耀光栅(4)和全色相机(5)；

所述主望远镜(1)用于接收远距离动态点目标a发出的平行光并对其进行压缩；

所述分光镜(2)用于将压缩后的平行光分为透射光和反射光；

所述跟踪相机(3)用于接收透射光，以对动态点目标a进行视频跟踪；

所述闪耀光栅(4)用于接收反射光，并对反射光进行光谱分光；

所述全色相机(5)用于采集闪耀光栅(4)分出的动态点目标a的+1级光谱视频。

2.根据权利要求1所述的动态点目标跟踪测量用无缝光谱成像装置，其特征在于：

所述全色相机(5)的靶面尺寸为12mm×10mm。

3.一种动态点目标跟踪测量用无缝光谱成像系统，其特征在于：

包括数据处理单元、跟踪架、定标灯和不同谱段的滤光片，以及权利要求1或2所述的动态点目标跟踪测量用无缝光谱成像装置；

所述数据处理单元的输入端分别连接跟踪相机(3)和全色相机(5)的输出端；

所述跟踪架用于放置和移动所述动态点目标跟踪测量用无缝光谱成像装置，以使远距离动态点目标a一直处于主望远镜(1)的视场中心；

所述定标灯用于定标时作为光源模拟远距离点目标a；

所述不同谱段的滤光片设置于全色相机(5)镜头前，用于获取全色相机(5)所采集光谱视频中不同中心波长与像素位置的对应关系。

4.一种动态点目标跟踪测量用无缝光谱成像方法，基于权利要求3所述的动态点目标跟踪测量用无缝光谱成像系统，其特征在于，包括以下步骤：

1)对系统进行光谱标定

1.1)将定标灯作为远距离点目标a，将不同谱段的滤光片置于全色相机(5)镜头前，采集不同中心波长下定标灯的无缝光谱图像；

1.2)对不同中心波长下定标灯的无缝光谱图像，进行高斯拟合以确定各中心波长对应的像素位置，得到用于标定的系统实际色散方程；

2)对远距离动态点目标a进行无缝光谱成像

2.1)将远距离动态点目标a发出的平行光压缩后分为透射光和反射光，利用透射光对动态点目标a进行视频跟踪，对反射光进行光谱分光后，采集分出的动态点目标a的+1级光谱视频，所述动态点目标a的+1级光谱视频中的+1级光谱图像表现为沿色散方向的一条带有倾角的长亮线；

2.2)获取动态点目标跟踪测量用无缝光谱成像系统的暗场图像和平场图像，利用暗场图像和平场图像对动态点目标a的+1级光谱图像进行暗、平场校正；

2.3)对校正后的+1级光谱图像的每一列进行高斯拟合，以获取每一列的中心位置和半高全宽；

2.4)对校正后的+1级光谱图像每一列的中心位置进行线性拟合，得到校正后的+1级光谱图像的倾角，然后反向旋转至水平；

2.5)选取旋转后的+1级光谱图像中心位置半高全宽的二倍宽度，对光谱图像的+1级光谱进行求和，以获取远距离动态点目标a的一维光谱分布；

2.6)根据步骤1.2)获取的系统实际色散方程，结合全色相机(5)的量子效率参数和闪耀光栅(4)的光谱响应曲线，利用步骤2.5)获取的远距离动态点目标a的一维光谱分布，进行远距离动态点目标a的实时无缝光谱成像。