(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210604799.X (22)申请日 2022.05.31 (71)申请人 合肥埃科光电科技股份有限公司 地址 230000 安徽省合肥市高新区燕子河 路388号亿智科技产业园1号楼 (72)发明人 唐俊峰　张光宇　杨晨飞　曹桂平　 董宁　 (74)专利代理 机构 合肥天明专利事务所(普通 合伙) 34115 专利代理师 苗娟 (51)Int.Cl. H04N 5/225(2006.01) H04N 5/232(2006.01) H04N 5/335(2011.01) H04N 5/369(2011.01) (54)发明名称 用于棱镜分光多光谱相机的安装校准方法 及存储介质 (57)摘要 本发明的一种用于棱镜分光多光谱相机的 安装校准方法及存储介质， 该方法包括产生无畸 变消色差共面激光点阵的空间光调制器， 共面激 光点阵为基准， 通过机械调节机构 的调节， 依次 将多个图像传感器感光面调至和共面激光点阵 重合； 通过空间光调制器动态加载自定义菲涅尔 透镜的相位调制量， 使入射的单色平行光会聚在 指定位置即空间光调制器生成焦点三维位置可 调的共面激光点阵光， 以空间光调制器生成的共 面点阵光为基准， 通过调节机械调节机构， 将多 个图像传感器像面调至和点阵光重合。 本发明采 用空间光调制器生成无畸变的点阵标识， 提前消 除色差的影响， 可匹配不同波段的传感器， 保证 多个传感器安装校准时的精确匹配， 检测更便 捷、 可靠性高。 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 CN 114827428 A 2022.07.29 CN 114827428 A 1.一种用于棱镜分光多光谱相机的安装校准方法， 基于内置图像传感器、 机械调节机 构的多光谱相 机； 所述多光谱相 机内设置有将不同波段光分开， 并投射到多个不同图像传 感器上的分光 棱镜； 其特 征在于： 每个图像传感器对应连接一个机械调节机构， 还包括产生无畸变消色差共面激光点阵 的空间光调制器， 所述共面激光点阵为基准， 通过机械调节机构的调节， 依次将多个图像传 感器感光 面调至和共面激光 点阵重合； 其相机的安装校准方法包括： 通过空间光调制器动态加载自定义菲涅尔透镜的相位调制量， 使入射的单色平行光会 聚在指定位置即空间光调制器生成焦点三维位置可调的共面激光点阵光， 以空间光调制器 生成的共面点阵光为基准， 通过调节机械调节机构， 依 次将多个图像传感器像面调至和点 阵光重合。 2.根据权利要求1所述的用于棱镜分光多光谱相机的安装校准方法， 其特征在于： 所述 通过空间光调制器动态加载自定义菲涅尔透镜的相位调制量， 使入射的单色平行光会聚在 指定位置即空间光调制器生成焦点 三维位置可调的点阵光包括以下步骤， 通过加载菲涅尔透镜相位调制图， 空间光调制器对入射平行光的衍射作用将使激光会 聚在一点， 具体为： 根据菲涅尔衍 射定律， 假定空间光调制器对波长为 l的入射光波的相位调制量 为： 其中 其中， x,y为空间光调制器的像素坐标， l为入射平行的光波长， f为空间光调制器(4)的 等效透镜的焦距， j为虚数 单位； 此时空间光调制器对波长为l光波的作用等效于焦距为 f的透镜， 该相位调制量称为菲 涅尔透镜相位， 波长为l的的相干光平行入射到空间光调制器上， 会在空间光调制器前方距 离为f的位置聚焦， 即会聚在 焦面中心位置； 当波长l改变时， 通过改变空间光调制器上加载的调制相位， 使得不同波长l的光会聚 在同一位置。 3.根据权利要求2所述的用于棱镜分光多光谱相机的安装校准方法， 其特征在于： 所述 空间光调制器生成焦点三维位置可调的点阵光包括生成NxN二维激光点阵， N为大于2的自 然数； 生成NxN二维激光 点阵包括以下步骤： 对空间光调制器进行空间复用， 将空间光调制器的感光面均分成NxN块， 每一块区域加 载同样的菲涅尔透镜相位图， 将入射激光分块会聚在菲涅尔透镜焦距的位置， 形成二维点 阵P(x,y)， x,y＝1,2, …,N。 4.根据权利要求2所述的用于棱镜分光多光谱相机的安装校准方法， 其特征在于： 所述 空间光调制器生成焦点三维位置可调的点阵光包括生成NxN二维激光点阵， N为大于2的自 然数； 生成NxN二维激光 点阵包括以下步骤： 对空间光调制器进行时间复用， 空间光调制器以一定的帧率动态加载相位图， 在t1时权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114827428 A 2刻， 在空间光调制器整个有效区域内加载特定的菲涅尔透镜相位图， 使入射激光会聚在P (1,1)处； 在t2时刻， 切换菲涅尔透镜相位图， 使入射激光会聚在P(2,1)处， 以此类推， 在tn 时刻， n＝NxN， 切换菲涅尔透镜相位图， 使入射激光会聚在P(N,N)处， 完成一轮相位图切换 循环， 接着不断进行 该相位图切换循环， 即可在时间域上生成NxN激光 点阵。 5.根据权利要求1所述的用于棱镜分光多光谱相机的安装校准方法， 其特征在于： 在空 间光调制 器生成焦点三维位置可调的共面激光点阵光之前， 还包括： 先使用面阵传感器校 准空间光调制器上加载的相位图， 校准方法为， 以第 1个光谱波段为例， 在距离空间光调制 器定位面指定位置处放置一面阵传感器， 面阵传感器与空间光调制器定位面的距离 设置为 多光谱相机法兰距的理论设计值； 打开准直激光λ1， 在空间光调制器上加载生成二维激光 点阵的菲涅尔透镜相位图， 调整 该传感器和空间光调制器出射光光轴垂 直； 然后， 用面阵传 感器采集光斑的图像， 拟合各个光斑的直径； 最后， 通过迭代加载相位量的大小， 让光斑的 直径均达到最小值， 记录此时的调制相位 其中x,y＝1,2,...,N， 即完成激光点阵 的共面校准。 6.根据权利要求1所述的用于棱镜分光多光谱相机的安装校准方法， 其特征在于： 依次 将多个图像传感器感光 面调至和共面激光 点阵重合， 包括， 每个图像传感器的坐标系描述如下： Z轴垂直于感光面， X、 Y轴分别与面 阵传感器的行 和列平行， 坐标原点O为感光 面的中心； 首先调节第一个光谱波段对应的传感器Sensor1和理想像面1对齐， 步骤如下： 打开准直激光 λ1， 将空间光调制器定位面和多 光谱相机法兰面调重合后， 在空间光调制 器上加载菲涅尔透 镜调制相位 在理想像面1处生成NxN 二维激光 点阵； 传感器Sensor 1采集二维点阵各个光斑的中心坐标， 计算Sensor 1相对于二维点阵在传 感器X、 Y方向上的偏移量X1、 Y1， 以及相对于光轴Z的旋转角 θ(Z1)， 调节Sensor1背面的机械 调节机构， 将 偏差量置零； 测量二维点阵中每 个点P(x,y)相对于Sensor1的离焦量； 根据所有点的离焦量计算Sensor1相对于二维点阵的X轴旋转角θ(X1)、 Y轴旋转角θ (Y1)和Z方向上的偏移量Z1,调节Sensor1背面的机 械调节机构， 将 偏差量置零； 经过以上3个步骤后， S ensor1和二维激光点阵对齐， 接下来， 依次针对第i＝2,3,...,n 个光谱波段， 对Sensori进行上述3步调节， 即可将n个传感器和二维激光点阵对齐， 即实现 了多光谱相机的多图像传感器对齐 配准。 7.根据权利要求6所述的用于棱镜分光多光谱相机的安装校准方法， 其特征在于： 所述 测量二维点阵中每个点P(x,y)相对于Sensor1的离焦量； 具体步骤为： 生成共面激光点阵 后， 调节调制相位的大小， 沿光轴 方向连续调节点阵的聚焦位置， 聚焦位置变化量记为dz， 对点阵中的任意一个点M， 记录面阵传感器采集的光斑直径D， 得到光斑直径D与聚焦位置变 化量dz的关系曲线， 对该曲线拟合得到光斑直径最小时的聚焦点位置变化量Dz， 即点M与 Sensor1的离焦量。 8.一种计算机可读存储介质， 存储有计算机程序， 所述计算机程序被处理器执行时， 使 得所述处理器执行如权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114827428 A 3