基于振镜的成像光谱装置研究
作者单位：大连工业大学
学位级别：硕士
导师姓名：张竞辉;韩长虹
授予年度：2020年
摘 要：随着社会的进步,我国在光学技术领域和光信号的探测技术领域取得了迅猛的发展。成像技术和光谱技术作为传统光学技术中的两个分支,分别发挥着不同作用。通过成像技术得到待测目标的相关影像信息,有助于我们研究其空间结构;通过光谱技术得到待测目标的相关光谱信息,有助于我们研究其物化特性。面临现代社会中越来越多复杂的问题,不难想象,将光谱技术与成像技术结合起来进行综合运用是一个不可逆转的趋势。高光谱成像技术同时获取到待测目标物体的光谱图像信息和空间成像信息,可以更好的帮助我们了解待测目标物体的特性。通过采集后,在每一个很窄的波段内都可以获得一幅灰度图像,一系列灰度图像组合形成最后的高光谱图像。为更好地理解高光谱图像的特性,高光谱图像所呈现出来的三维数据信息,其中二维信息与我们人眼或者相机捕捉的二维信息一致,体现目标物体的形态结构,但高光谱图像的第三维光谱信息则可以作为区分目标物体独有的特征标准之一,这一点在后续的成像光谱技术应用中会有所介绍。如果把物体划分成横竖很多个像素点,那么每一个像素点都有唯一的一条光谱曲线与之对应。由此可以得出,高光谱图像在显示目标物体空间成像信息的同时还可以展示不同像素点的光谱信息,所以成像光谱技术近年来在信息数据获取领域备受重视。同时,在社会与科技不断进步的大前提下,成像光谱技术在各个领域都有所应用,为人类社会的发展发挥着越来越大的作用。成像光谱技术同时涉及到多门学科的综合应用,对于我们而言有很大的研究价值。本文设计了一种基于振镜的成像光谱装置,在装置的扫描方式和控制方式上进行创新设计,达到了光谱成像的目的,并且所研究设计的装置具有结构简单、通道数多,方便观察细微光谱强度变化的优点。本文所写,首先根据成像光谱技术的发展趋势展开研究,提出了成像光谱技术的研究价值与研究意义。进一步的,针对不同原理的成像光谱装置进行解释与比较,让我们对于其工作原理有了进一步的认识。然后,对于本论文所研究的成像光谱装置的硬件模块和所需的软件系统进行详细介绍,硬件模块包括振镜组合、ELVIS II+驱动板、FX2000光谱仪和振镜镜头;软件系统包括了整体控制系统的完成、振镜扫描算法、对系统误差的解释等。在明确原理的基础上指明实现过程。最后,对于本论文设计实现的成像光谱装置进行实验设计与实际的数据获取,对本论文所研究内容进行总结与归纳。通过实验得出,可以通过成像光谱达到区分真假植株的目的,同时分析了现阶段实验中存在的成像图片像素较低的原因,提出了解决方案。
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