高光谱图像传感器及其操作方法与流程

本公开涉及一种高光谱图像传感器及其操作方法。

背景技术：

1、高光谱成像技术被用于同时测量对象的图像的每个像素的光谱。与现有的点光谱相比，高光谱成像技术可用于在短时间内测量对象的每个部分的光谱。

2、图像的相应像素包括光谱信息，因此，可以以各种方式应用高光谱成像技术，以通过捕捉对象图像来测量对象的属性和特性。例如，通过使用无人机、卫星、飞机等对地面进行成像，高光谱成像技术可以应用于农业状况分析、矿产分布、地表植被、污染水平等。高光谱成像技术也被考虑用于食品安全、皮肤/面部分析和生物组织分析等各个领域的其他应用。

3、高光谱成像技术用于通过使用点扫描法或线扫描法来获得高光谱图像。当使用点扫描法或线扫描法时，由于仅在对象的小区域中获得信号，因此不可避免地降低了扫描速度以达到预期的信噪比(snr)。

技术实现思路

1、本公开提供了一种高光谱图像传感器及其操作方法。本公开的技术问题不限于上述技术问题，还可以从以下实施例中推断出其他技术问题。

2、附加方面部分地将在接下来的描述中阐述，且部分地将通过该描述而变得清楚明白，或者可以通过对本公开的实施例的实践来获知。

3、根据本公开的一个方面，一种高光谱图像传感器包括：光照射器，被配置为将光照射到对象的部分区域；光检测器，被配置为接收响应于照射光而在部分区域中生成的检测光，并且生成多个光谱信号，多个光谱信号中的每个光谱信号与该部分区域中包括的多个子区域中的相应子区域相对应；以及处理器，被配置为基于多个光谱信号生成该部分区域的高光谱图像。

4、光检测器可以包括：透镜，被配置为接收在部分区域中生成的检测光；光谱滤光器，被配置为接收检测光并输出多个子区域中的每个子区域的多个子光谱滤光器信号，多个子光谱滤光器信号中的每个子光谱滤光器信号与子区域的不同波长相对应；以及光谱信号发生器，被配置为基于多个子光谱滤光器信号生成多个子区域中的每个子区域的多个子光谱信号。

5、处理器可以进一步被配置为基于多个子光谱信号生成多个子高光谱图像，多个子高光谱图像中的每个子高光谱图像与多个子区域的相应子区域相对应，并且处理器可以进一步被配置为将多个子高光谱图像彼此合并以生成部分区域的高光谱图像。

6、对于多个子区域中的每个子区域，光谱滤光器可以输出至少三个子光谱滤光器信号，该至少三个子光谱滤光器信号中的每个子光谱滤光器信号与不同的波长相对应。

7、光谱滤光器可以进一步被配置为通过多个通道将多个子光谱滤光器信号发送到光谱信号发生器。

8、光照射器可以布置在距对象的预设距离处。

9、光照射器可以包括光源阵列，该光源阵列包括多个光源，并且光源阵列可以被配置为向部分区域发射多个检查光。

10、光源阵列可以进一步被配置为向部分区域同时发射多个检查光。

11、光照射器可以包括被配置为接收在部分区域中生成的检测光的透射窗。

12、透射窗可以形成在光照射器的开口中。

13、光照射器可以进一步被配置为在向部分区域发射光之后，向对象的不同于部分区域的第二部分区域发射光。。

14、处理器可以进一步被配置为基于在部分区域中生成的高光谱图像和在第二部分区域中生成的第二高光谱图像来生成对象的全高光谱图像。

15、光照射器可以进一步被配置为向对象的第二部分区域发射光，第二部分区域至少部分地与该部分区域重叠。

16、处理器可以进一步被配置为通过去除第二部分区域至少部分地与部分区域重叠的重叠区域的重叠高光谱图像，生成对象的全高光谱图像。

17、根据本公开的一方面，一种高光谱图像传感器的操作方法包括：将光照射到对象的部分区域；接收响应于照射光而在部分区域中生成的检测光；生成多个光谱信号，多个光谱信号中的每个光谱信号与部分区域中包括的多个子区域中的相应子区域相对应；以及基于多个光谱信号生成部分区域的高光谱图像。

18、在照射光时，可以将多个检查光同时照射到部分区域。

19、生成多个光谱信号可以包括：输出多个子区域中的每个子区域的多个子光谱滤光器信号，多个子光谱滤光器信号中的每个子光谱滤光器信号与子区域的不同波长相对应；以及基于多个子光谱滤光器信号生成多个子区域中的每个子区域的多个子光谱信号。

20、生成高光谱图像可以包括：基于多个子光谱信号生成多个子高光谱图像，多个子高光谱图像中的每个高光谱图像与多个子区域的相应子区域相对应；以及将多个子高光谱图像彼此合并以生成部分区域的高光谱图像。

21、该操作还可以包括：将光照射到对象的不同于部分区域的第二部分区域；以及基于在部分区域中生成的高光谱图像和在第二部分区域中生成的第二高光谱图像来生成对象的全高光谱图像。

22、该操作方法还可以包括：将光照射到对象的第二部分区域，第二部分区域至少部分地与部分区域重叠；以及通过去除第二部分区域至少部分地与部分区域重叠的重叠区域的重叠高光谱图像，生成对象的全高光谱图像。

技术特征：

1.一种高光谱图像传感器，包括：

2.根据权利要求1所述的高光谱图像传感器，其中，所述光检测器包括：

3.根据权利要求2所述的高光谱图像传感器，其中，所述处理器进一步被配置为基于所述多个子光谱信号生成多个子高光谱图像，所述多个子高光谱图像中的每个子高光谱图像与所述多个子区域中的相应子区域相对应，以及

4.根据权利要求2所述的高光谱图像传感器，对于所述多个子区域中的每个子区域，所述光谱滤光器输出至少三个子光谱滤光器信号，所述至少三个子光谱滤光器信号中的每个子光谱滤光器信号与不同的波长相对应。

5.根据权利要求2所述的高光谱图像传感器，其中，所述光谱滤光器进一步被配置为通过多个通道将所述多个子光谱滤光器信号发送到所述光谱信号发生器。

6.根据权利要求1所述的高光谱图像传感器，其中，所述光照射器布置在距所述对象的预设距离处。

7.根据权利要求1所述的高光谱图像传感器，其中，所述光照射器包括光源阵列，所述光源阵列包括多个光源，以及

8.根据权利要求7所述的高光谱图像传感器，其中，所述光源阵列进一步被配置为向所述部分区域同时发射所述多个检查光。

9.根据权利要求1所述的高光谱图像传感器，其中，所述光照射器包括透射窗，所述透射窗被配置为接收在所述部分区域中生成的所述检测光。

10.根据权利要求9所述的高光谱图像传感器，其中，所述透射窗形成在所述光照射器的开口中。

11.根据权利要求1所述的高光谱图像传感器，其中，所述光照射器进一步被配置为在向所述部分区域发射光之后，向所述对象的不同于所述部分区域的第二部分区域发射光。

12.根据权利要求11所述的高光谱图像传感器，其中，所述处理器进一步被配置为基于在所述部分区域中生成的所述高光谱图像和在所述第二部分区域中生成的第二高光谱图像来生成所述对象的全高光谱图像。

13.根据权利要求1所述的高光谱图像传感器，其中，所述光照射器进一步被配置为向所述对象的第二部分区域发射光，所述第二部分区域至少部分地与所述部分区域重叠。

14.根据权利要求13所述的高光谱图像传感器，其中，所述处理器进一步被配置为：通过去除所述第二部分区域至少部分地与所述部分区域重叠的重叠区域的重叠高光谱图像，生成所述对象的全高光谱图像。

15.一种高光谱图像传感器的操作方法，所述操作方法包括：

16.根据权利要求15所述的操作方法，其中，在照射所述光时，将多个检查光同时照射到所述部分区域。

17.根据权利要求15所述的操作方法，其中，生成所述多个光谱信号包括：

18.根据权利要求17所述的操作方法，其中，生成所述高光谱图像包括：

19.根据权利要求15所述的操作方法，还包括：

20.根据权利要求15所述的操作方法，还包括：

技术总结
一种高光谱图像传感器，包括：光照射器，被配置为将光照射到对象的部分区域；光检测器，被配置为接收响应于照射光而在部分区域中生成的检测光，并且生成光谱信号，每个光谱信号与该部分区域中包括的多个子区域中的相应子区域相对应；以及处理器，被配置为基于光谱信号生成该部分区域的高光谱图像。

技术研发人员：金彦庭,韩政秀,孙炯彬,李受娟
受保护的技术使用者：三星电子株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11