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可见/近红外实时成像光谱仪控制系统设计

吴长坤 张为 郝亚喆

吴长坤, 张为, 郝亚喆. 可见/近红外实时成像光谱仪控制系统设计[J]. 中国光学. doi: 10.37188/CO.2021-0119
引用本文: 吴长坤, 张为, 郝亚喆. 可见/近红外实时成像光谱仪控制系统设计[J]. 中国光学. doi: 10.37188/CO.2021-0119
WU Chang-kun, ZHANG Wei, HAO Ya-zhe. Design of a control system for a visible/near-infrared real-time imaging spectrometer[J]. Chinese Optics. doi: 10.37188/CO.2021-0119
Citation: WU Chang-kun, ZHANG Wei, HAO Ya-zhe. Design of a control system for a visible/near-infrared real-time imaging spectrometer[J]. Chinese Optics. doi: 10.37188/CO.2021-0119

可见/近红外实时成像光谱仪控制系统设计

doi: 10.37188/CO.2021-0119
基金项目: 光电信息控制和安全技术重点实验室资助项目(No. JCKY2019210C053);泉州天津大学集成电路及人工智能研究院开放研究基金项目
详细信息
    作者简介:

    吴长坤(1991—),男,山东东营人,博士研究生,分别于2013年、2016年在天津工业大学获得学士、硕士学位,主要从事光学控制系统设计、图像压缩及高速串行通信接口的VLSI实现等方面的研究。E-mail:tjuwuck@tju.edu.cn

    张 为(1975—),男,陕西西安人,教授,博士生导师,分别于1997年、2000年、2002年在天津大学获得学士、硕士、博士学位,主要从事光电目标探测与跟踪、数字信号处理VLSI与通信系统设计、计算机视觉和图像处理等方面的研究。E-mail:tjuzhangwei@tju.edu.cn

    郝亚喆(1997—),女,河北邯郸人,硕士研究生,于2019年在东北大学获得学士学位,主要从事图像压缩关键模块硬件优化及硬件加速方面的研究。E-mail:haoyazhe@tju.edu.cn

  • 中图分类号: TN47

Design of a control system for a visible/near-infrared real-time imaging spectrometer

Funds: Supported by the Key Laboratory of Optoelectronic Information Control and Security Technology (No. JCKY2019210C053); Tianjin University Open Research Foundation of Institute of Integrated Circuits and Artificial Intelligence in Quanzhou
More Information
  • 摘要: 针对高光谱成像需求,设计了一套可见/近红外实时成像光谱仪。光谱仪基于声光可调谐滤波器(Acousto-optic tunable filter , AOTF)分光器件进行设计,光谱带宽为1.3 μm,其中可见光相机工作在400 nm~1000 nm波段,近红外相机工作在1000 nm~1700 nm波段。光谱仪控制系统以现场可编程门阵列(Field programmable gate array, FPGA)为核心处理单元,使用Cameralink接口采集相机数据,使用RS422串口对AOTF进行频率控制,通过AOTF同步信号与相机外触发信号的有机结合,实现了连续图像与多波长循环采集的一一对应,图像数据最后经过USB3.0接口传输到上位机进行实时显示。经外场测试,光谱仪成像质量良好,系统工作稳定,针对1024*1024分辨率图像,图像实时传输速率最高可达120 frame/s,满足设计要求。在实际工程应用中,该控制系统接口丰富,且可靠性高、灵活性好,具有较强的可扩展性。
  • 图  1  AOTF原理图

    Figure  1.  Schematic diagram of the AOTF

    图  2  成像光谱仪结构示意图

    Figure  2.  Schematic diagram of the imaging spectrometer structure

    图  3  控制系统示意图

    Figure  3.  Control system diagram

    图  4  光谱仪地面测试工作图

    Figure  4.  Ground test work drawing of the spectrometer

    图  5  可见光相机测试结果

    Figure  5.  Experimental results of the visible light camera

    图  6  近红外相机测试结果

    Figure  6.  Experimental results of the near-infrared camera

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  • 网络出版日期:  2021-08-16

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