基于dmd和單點探測器的光譜獲取方法、裝置及系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及高光譜數據獲取領域，尤其涉及一種基于DMD(Digital Micro mirrorDevice，數字微反射鏡)和單點探測器的光譜獲取方法、裝置及系統。
【背景技術】
[0002]目前，高光譜成像技術可以獲得比傳統成像技術更多的信息，利用這些信息可以完成傳統成像數據無法處理的問題。當前大多數成像攝影技術都是基于紅、綠、藍三色信息對于場景影像進行記錄的，雖然三色傳感成像技術符合人類視覺系統的成像需求，然而從物理原理的角度出發，現實場景并非只有三色信息這么簡單。從光源發出或經物體反射的光線具有豐富的波長，其中經紅外光覆蓋從780nm直至2500nm的廣泛區域，包含了大量的信息。場景光線光譜正是指在這段波長范圍內光線光強的分布，這種光譜信息能夠反應出光源、物體以及場景的自然屬性，近紅外光譜是眾多實驗驗證中對分類貢獻最多的譜段，近紅外光對漫反射技術的特殊適用性，使得該技術能對不同形態的物品很方便的取得光譜信息，由于近紅外光在常規光纖材料中良好的傳輸性能，通過光纖可使近紅外光譜信息得到遠距離輸送，使其在工業在線分析中應用具有巨大的潛力。
[0003]但是，目前的近紅外探測裝置的成本非常昂貴，這是由于和可見光不同的是，近紅外的探測器需要更多獨特的半導體材料，這也導致了近紅外的陣列探測器價格昂貴。雖然，現有技術中大多是犧牲時間和增加機械傳動裝置，并使用單點探測器來代替近紅外陣列探測器。但是，機械傳動裝置的引入和時間成本的增加，造成這種技術方案并不是一個絕佳的解決方案。因此，如何低成本、高效率的實現光譜的獲取已經成為亟待解決的問題。
【發明內容】
[0004]本發明的目的旨在至少在一定程度上解決上述的技術問題之一。
[0005]為此，本發明的第一個目的在于提出一種基于數字微反射鏡DMD和單點探測器的光譜獲取方法。該方法在整個獲取裝置中，相對現有的近紅外探測裝置而言，DMD的價格比較低，使得獲取光譜的成本大大降低，并且，在整個過程中，無需人工操作，大大提高了獲取效率。
[0006]本發明的第二個目的在于提出一種基于數字微反射鏡DMD和單點探測器的光譜獲取裝置。
[0007]本發明的第三個目的在于提出一種基于數字微反射鏡DMD和單點探測器的光譜獲取系統。
[0008]為達上述目的，本發明第一方面實施例提出了一種基于數字微反射鏡DMD和單點探測器的光譜獲取方法，包括以下步驟:獲取預先生成的輪顯圖片，并通過所述DMD加載所述輪顯圖片，其中，所述DMD包括M列N行的微反射鏡陣列，M、N均為正整數;根據所述輪顯圖片的輪顯時間間隔控制所述微反射鏡陣列中的M列微反射鏡的開關狀態，并定時捕捉單點探測器的輸出信號以獲得所述光譜中的光強與所述M列微反射鏡的對應關系；利用一系列單色光進行標定以獲取所述DMD中每列微反射鏡反射的波長范圍；根據所述光強與所述M列微反射鏡的對應關系、以及所述每列微反射鏡反射的波長范圍繪制光譜曲線。
[0009]本發明實施例的基于數字微反射鏡DMD和單點探測器的光譜獲取方法，通過輪顯圖片的輪顯時間間隔控制微反射鏡陣列中的M列微反射鏡的開關狀態，并定時捕捉單點探測器的輸出信號以獲得光譜中的光強與M列微反射鏡的對應關系，并利用單色光進行標定以獲取DMD中每列微反射鏡反射的波長范圍，最后，根據該光強與列的對應關系和每列微反射鏡反射的波長范圍繪制光譜曲線，即通過輪顯圖片的輪顯時間間隔來輪流打開DMD反射鏡，進而可以選擇性的反射某些波段到單點探測器上，并通過反射光強與列的對應關系、以及波長與列的對應關系獲得波長與光強的對應關系，最終根據該波長與光強的對應關系即可繪制光譜曲線，在整個獲取裝置中，相對現有的近紅外探測裝置而言，DMD的價格比較低，使得獲取光譜的成本大大降低，并且，在整個過程中，無需人工操作，大大提高了獲取效率。
[0010]在本發明的一個實施例中，所述每列微反射鏡具有開狀態和關狀態，當所述每列微反射鏡的偏角為正向偏轉預設角度時，所述每列微反射鏡處于所述開狀態，當所述每列微反射鏡的偏角為反向偏轉所述預設角度時，所述每列微反射鏡處于所述關狀態。
[0011]在本發明的一個實施例中，所述預設角度為12度。
[0012]在本發明的一個實施例中，所述輪顯圖片包括L張圖片，L為正整數，所述根據輪顯圖片的輪顯時間間隔控制所述微反射鏡陣列中的M列微反射鏡的開關狀態包括:當根據所述輪顯時間間隔顯示所述輪顯圖片中的第i張圖片時，控制所述M列微反射鏡中的第j列微反射鏡的開關狀態為開狀態，其中，I < i<L,l< j<M0
[0013]在本發明的一個實施例中，所述根據光強與所述M列微反射鏡的對應關系、以及所述每列微反射鏡反射的波長范圍繪制光譜曲線包括:根據所述光強與所述M列微反射鏡的對應關系、以及所述每列微反射鏡反射的波長范圍，獲取所述光強與所述波長范圍的對應關系;根據所述光強與所述波長范圍繪制所述光譜曲線。
[0014]為達上述目的，本發明第二方面實施例提出了一種基于數字微反射鏡DMD和單點探測器的光譜獲取裝置，包括:第一獲取模塊，用于獲取預先生成的輪顯圖片;加載模塊，用于通過所述DMD加載所述輪顯圖片，其中，所述DMD包括M列N行的微反射鏡陣列，M、N均為正整數;控制模塊，用于根據所述輪顯圖片的輪顯時間間隔控制所述微反射鏡陣列中的M列微反射鏡的開關狀態;第二獲取模塊，用于在所述控制模塊在控制M列微反射鏡的開關狀態的過程中，定時捕捉單點探測器的輸出信號以獲得所述光譜中的光強與所述M列微反射鏡的對應關系;標定模塊，用于利用一系列單色光進行標定以獲取所述DMD中每列微反射鏡反射的波長范圍；繪制模塊，用于根據所述光強與所述M列微反射鏡的對應關系、以及所述每列微反射鏡反射的波長范圍繪制光譜曲線。
[0015]本發明實施例的基于數字微反射鏡DMD和單點探測器的光譜獲取裝置，通過控制模塊根據輪顯圖片的輪顯時間間隔控制微反射鏡陣列中的M列微反射鏡的開關狀態，第二獲取模塊定時捕捉單點探測器的輸出信號以獲得光譜中的光強與M列微反射鏡的對應關系，標定模塊利用單色光進行標定以獲取DMD中每列微反射鏡反射的波長范圍，繪制模塊根據該光強與列的對應關系和每列微反射鏡反射的波長范圍繪制光譜曲線，即通過輪顯圖片的輪顯時間間隔來輪流打開DMD反射鏡，進而可以選擇性的反射某些波段到單點探測器上，并通過反射光強與列的對應關系、以及波長與列的對應關系獲得波長與光強的對應關系，最終根據該波長與光強的對應關系即可繪制光譜曲線，在整個獲取裝置中，相對現有的近紅外探測裝置而言，DMD的價格比較低，使得獲取光譜的成本大大降低，并且，在整個過程中，無需人工操作，大大提高了獲取效率。
[0016]在本發明的一個實施例中，所述每列微反