[发明专利]一种基于逆压电效应的高光谱模块化成像系统的实现方法

说明书

本发明属于成像系统技术领域，尤其是一种基于逆压电效应的高光谱模块化成像系统的实现方法，针对现有的成像系统局限性以及识别效率低下的问题，现提出以下方案，包括被测物体、镜组、CMOS感光元件和智能设备，由镜组作为像的传递设备，将目标相面投射于CMOS感光元件中，所述智能设备通过发送指令以及提供电源来控制CMOS的运行，所述CMOS传感器传输图像信息进入智能设备端进行数据分析和处理，在镜组前方(外置式)或者是在CMOS感光元件前方(内置式)嵌入一个高光谱模块。本发明中可以轻易的外置在已有的消费以及工业视觉产品中嵌入，实现有普通成像设备到高光谱系统的转变,使得系统量产价格低廉，适配度高以及应用场景多。

技术领域

本发明涉及成像系统技术领域，尤其涉及一种基于逆压电效应的高光谱模块化成像系统的实现方法。

背景技术

市面上的成像设备(包括手机、笔记本、家用电器包括相机等)自带的成像系统都是通过光学传递镜头把被拍摄物体的相面直接投射到具有红、率、蓝色滤光片的CMOS传感器平面上实现的信息采集；获得的信息是红、绿、蓝三种单色光的二维平面矩阵I(x(R,G,B),y(R,G,B))，通过叠加三种颜色来复制人眼看到的效果。

随着人工智能技术的不断发展，人们对于配备成像功能的设备的需求不仅仅是记录信息而是分析信息；目前基于普通智能设备的分析方式都是利用已有的R/G/B图像信息，通过一系列算法，将已有的信息进行‘训练’，从而在后台系统经过大量的数据输入后输出一套判别系统进行智能识别。

但是实现高准确度识别需要在前期进行大量的图片训练，同时由于被测物体角度、大小等带来的不确定性往往会对识别准确度造成较大的误差，并且这些识别是基于人眼可见特征进行分析，即代替人眼进行分析，所以只是代替人眼做一些基础的识别工作，效率以及准确率都无法保证；同时，市面上也有利用智能设备连接微型光谱仪实现‘单点’光谱信息I(λ)的获取。与普通二维成像相比该方法虽然能够搜集到更宽更多通道的光谱信息，实现对于物质成分的分析，但是由于其探测仅局限于单点，因此对于物体整体识别，或者对大量物质识别还是具有较大局限性因此无法推广应用场景。

发明内容

基于现有的成像系统局限性以及识别效率低下的技术问题，本发明提出了一种基于逆压电效应的高光谱模块化成像系统的实现方法。

本发明提出的一种基于逆压电效应的高光谱模块化成像系统的实现方法，包括被测物体、镜组、CMOS感光元件和智能设备，由镜组作为像的传递设备，将目标相面投射于CMOS感光元件中，所述智能设备通过发送指令以及提供电源来控制CMOS的运行，所述CMOS传感器传输图像信息进入智能设备端进行数据分析和处理，在镜组前方(外置式)或者是在CMOS感光元件前方(内置式)嵌入一个高光谱模块。

优选地，所述高光谱模块可根据智能设备的不同，可设计不同的固定结构，也可以放置在智能设备摄像头的外端。

优选地，所述高光谱模块包括硅基衬底、逆压电机械轴、反光镜M1、反光镜M2和防反射薄膜镀层。

优选地，所述高光谱模块设计出特定的空气间隔法-珀腔，使得在一定的空气间隔d的情况下，光在反光镜M1、反光镜M2之间通过多重反射形成一个相位差进，在某一个特定波长输出强度加强而实现滤光的目的。

mλ＝2ndcos(θ)

法珀腔空气间隔厚度d可以通过控制模块的输出电压调节，利用了夫压电效应；从而改变干涉的出射波长，从而实现可调谐的目的；最终在手机的传感器表面，会形成一个‘单色’二维图像I(x,y)，通过施加不同的电压来改变空气间隔厚度d，同时协同感光元件CMOS记录一系列照片I(x(V),y(V))；通过内置的电压对应的光谱范围，可以得到每个像素点的光谱信息，通过对比分析数据库中的已有物质信息，则可以得到最终的物质分析结果。