基于液晶可调谐滤光片的便携式多光谱成像仪

选用商品化照相机镜头、液晶可调谐滤光片和单色面阵CCD相机,将液晶可调谐滤光片置于由镜头和CCD相机组成的照相光路中构成便携式多光谱成像仪。该多光谱成像仪能够在被动和主动光源下进行多光谱图像数据采集,工作波长范围是400～720 nm,光谱分辨率为10 nm。建立了多光谱成像仪系统多光谱图像采集数值模型,分析了误差源,为系统定标提供了理论依据。在自然光照条件下进行了盆景植物的多光谱图像采集试验,重建出多光谱数据立方体,绘制了典型目标点的光谱曲线。

液晶可调谐滤光片及其在光谱仪上的应用

多光谱成像仪是一种有效的观测工具。本文介绍作为色散元件的液晶可调谐滤光片的基本结构及其原理,并着重对液晶可调谐滤光片在多光谱成像仪中的应用进行描述。

基于液晶可调谐滤光片的多光谱图像采集系统

多光谱遥感探测波段的细化和增加，要求提高图像的采集和传输速度，原有的波长调谐方法和接口规范已不能满足需要。提出了一种新的基于液晶可调谐滤光片（LCTF）的多光谱图像采集系统。该系统的成像部分用液晶可调谐滤光片替代传统的机械转轮滤光片，这种滤光片是电可调谐的，能在400～720nm波长范围内快速准确地实现16个波长的任意调谐，其最快响应时间达50ms；系统的采集控制部分遵循支持高速数据传输的CameraLink接口规范和PCI总线标准，使得嵌入式计算机能通过程序实时控制波长调谐、相机曝光时间设置及图像采集和存储。系统具有体积小、功耗低、稳定性高、采集速度快等特点，能够在机载、艇载等平台上工作。可用于低空遥感、环境监测等领域的研究。

用于液晶可调谐滤光片型多光谱成像仪的中继成像系统设计

液晶可调谐滤光片(LCTF)是多光谱成像中一种高效的分光元件,但其物理尺寸超出了一般商业镜头的法兰距,很难直接与商业镜头及工业相机结合进行多光谱成像。设计了一种工作在单位放大率下的中继成像系统,用以适应它们的接口关系。其工作波段为400～720nm,工作F数为4.5,利用完全对称的结构,自动校正彗差、畸变和垂轴色差,设计结果满足多光谱成像的使用要求。该系统结构紧凑,生产成本低,适用于液晶可调谐滤光片型便携式多光谱成像仪的模块化设计。

艇载液晶可调谐成像系统MTF测量及实现

艇载液晶可调谐成像系统是以飞艇为平台,搭载的基于液晶可调谐技术的光学系统、CCD相机、计算机控制系统三大部分组成的光学成像系统,介绍基于该成像系统获取的图像数据,利用刃边法分析影响图像质量的调制传递函数MTF(Modulation Transfer Function),使用面向对象的Visual C++语言进行了实例编程计算,增加人机交互功能,计算结果以直观的图形方式显示,提高可视化效果。

基于LCTF调谐的高光谱成像系统设计

提出一种新的轻小型高光谱成像系统,将液晶可调谐滤光片LCTF应用于高光谱成像技术,用电调谐的LCTF代替传统的机械滤光片转轮,在可见-近红外波段上可快速地实现波长的任意调谐。系统由光学镜头、LCTF和CCD探测器组成。文章首先详细描述了系统结构、光学设计及其工作原理;再利用该成像系统,以飞艇为平台进行了野外试验,获取了高光谱立体图像,所获取的图像有较高的空间分辨率和光谱分辨率;文章给出16个波段中546～600nm的局部图像数据,最后对图像进行初步的数据处理,推导出地物420～720nm的光谱反射率。试验验证了该成像系统的高光谱数据成像获取能力,成像数据可应用于光谱分析。

水果品质的多光谱检测方法与系统研究

为无损获取检测样品的多光谱图像,研究了一种利用液晶可调谐滤光片(LCTF)获取多光谱图像的方法。多级LCTF以Lyot形式级联可在很宽的光谱波段内电控调谐,通过改变所施加电压的大小,实现对滤光片的动态调制,获得高精度的窄带光谱输出。与传统的使用多光谱仪获取多光谱图像相比,该方法具有控制简单、调制电压小、可快速连续调制等优点。该文采用1/4波片法测量一组波片的电压-相位延迟特性,选取合适的波片组成三级滤光片,实现对宽带光谱的窄带滤光,并基于这种方法构建了多光谱成像系统,用于实现对水果品质的无损多光谱检测。

基于LCTF的多光谱面阵CCD相机的辐射定标

基于液晶可调谐滤光片(LCTF)的多光谱面阵CCD相机是一种新型的多(高)光谱成像系统,它利用液晶的电控双折射效应和偏振光的干涉原理,在面阵CCD上记录任意一个波长的图像信息。由于LCTF和帧转移型面阵CCD工作方式的特殊性,普通的定标方法不能满足遥感应用的精度需求。提出用积分球+标准探测器的定标系统对相机进行性能检测和定标实验,并通过帧转移拖影校正和数据处理算法改进,实现相机绝对辐射定标系数的计算,最后通过外场实验对定标结果的有效性准确性进行验证。实验结果表明,该定标结果准确有效,能够从获取的多光谱图像数据定量地反演出地物真实的辐射信息。该相机辐射定标问题的解决及精度的提高,将有效地提高其图像数据的应用领域。

一种基于压缩感知理论的LCTF光谱超分辨方法

液晶可调谐滤光片(LCTF)因其在宽谱段上具有简单、高效的调谐滤光功能常作为微型光谱仪应用在多种测量领域.然而,滤光式光谱仪的光谱分辨能力受限于其系统的带宽,进行高分辨测量时的硬件成本和测量数据量都较大.将压缩感知理论引入LCTF的光谱测量中,通过将LCTF获取的测量数据与其对应的调谐波长处的透过率函数进行关联计算,得到光谱分辨率优于系统带宽的目标光谱曲线.分析表明,本文模型下的压缩感知测量矩阵具有良好的非相关性,同时对地物光谱进行的压缩感知重构结果表明,在仅进行32次测量的条件下,本文方法得到了珍珠石目标的128波段的光谱曲线,能分辨出传统方法不能分辨的光谱细节,且反射率的平均误差仅有0.75%,同时对噪声具有一定的抵抗性.

基于LCTF的艇载高光谱数据采集与存储

本文介绍了一种基于液晶可调谐滤光片LCTF的艇载高光谱数据采集系统,采集系统是由光学镜头、LCTF和CCD探测器组成,试验中采用电调谐LCTF方法获取从420nm到720nm16个波长的带宽分辨率为20nm的高分辨率地物光谱数据。文章阐述了基于PC104计算机的数据采集与存储系统软硬件设计思路,介绍了一种可方便存储与读取的遥感数据文件格式HDF。试验验证了该系统可满足高光谱遥感实际应用的需求。

基于LCTF的艇载多光谱CCD相机的光学系统设计

提出了一种基于液晶可调谐滤光片(LCTF)多光谱CCD相机光学系统设计方案。该光学系统焦距60 mm,F数为3.5,谱段范围.400～720 nm,视场角16.6°。采用前置扩柬光学系统获得满足液晶可调谐滤光片孔径、视场角要求的光束,后继成像系统采用双高斯型结构。像质分析表明,此设计能够满足使用要求,在谱段范围内,16个波段都能清晰成像,满足实际工程需要。

正交偏振多光谱成像术应用于活体微循环观察研究

构建一种小型、简洁的活体微循环多光谱成像系统,将正交偏振光谱成像术OPS Imaging及液晶可调谐滤光片LCTF应用于活体微循环多光谱成像。LCTF具有较高的成像质量、较低的功耗、且没有移动部件和图像移动,能够连续、随机地在可见-近红外波段上快速实现波长的任意调谐。利用该系统,对活体裸鼠的耳廓采用检偏角为90°(正交偏振方式)与0°两种方式进行了试验,获取了裸鼠耳廓微血管的多光谱图,得出采用正交偏振成像方式的图像的对比度及图像细节均优于检偏角为0°时的图像。试验验证了正交偏振多光谱成像技术能增强活体微循环观察效果。

静态显微光谱成像系统的研制

提出一种基于液晶可调谐滤光片（LCTF）的显微光谱成像系统。介绍了系统的结构原理和实现方式,完成了原理样机的研制,并给出了实验结果。基于模块化的设计思想,通过标准C转接口与显微镜视频接口连接实现了显微光谱成像。采用LCTF作为分光元件,实现了较宽波长范围内通过电调谐方式来控制透过波长,系统具有无运动部件、调谐速度快且可通过编程灵活选择波长的优点。采用完全对称的中继光学结构,将LCTF置于准直光路中消除可能由LCTF引起的像差;开发了光谱图像采集与分析软件,实现了光谱图像采集的有序控制和数据分析。研制了原理样机,并对头发纤维和南瓜茎纵切片进行了显微光谱成像实验。实验在400~720nm每隔10nm采集一幅图像组成数据立方体,通过光谱分析实现了对头发纤维不同来源的区分以及对南瓜茎不同染色部位的提取。实验结果表明：提出的系统能够进行显微光谱成像,获得的数据质量良好,扩展了传统显微成像技术的功能和应用。

基于LCTF的新型多光谱成像光学系统设计

设计了一种基于液晶可调谐滤光片（Liquid Crystal Tunable Filter,LCTF）的新型多光谱成像光学系统。该光学系统工作谱段为400~720nm,光谱分辨率为10nm,可对216mm×216mm幅面大小的物面成像清晰。根据多光谱成像系统的总体方案,对光学系统分析,确定各光学参数,设计结果表明,成像系统在空间频率91lp/mm处,各个波段处的轴上和轴外调制传递函数均大于0.3,全视场畸变低于0.1%,成像质量良好,可以满足多光谱成像的总体要求。