一种紧凑型成像光谱仪及成像检测方法

1.本发明涉及光谱仪应用领域，尤其涉及的是一种紧凑型成像光谱仪及成像检测方法。


背景技术：

2.光谱仪是可以将成分复杂的光分解并获得其强度随波长或频率分布的谱线的仪器，是科学研究中极其重要的工具。人们可以通过光谱仪获取发光物体的光谱，或者物体对光线的响应光谱(例如可见光吸收光谱、红外吸收光谱、紫外荧光光谱和拉曼散射光谱等等)，从而可以分析物质的化学成分或者结构信息。光谱仪在科学研究、工业生产、生物制药、地质勘探和天文探测等领域都有着不可取代的重要应用。
3.随着检测技术的需求的增加，光谱与视觉结合成为了光谱仪技术发展的重要方向。相机结合光谱可以探测到待测物体的形状和纹理，同时可以获得其光谱信息用于进行化学成分分析。其中高光谱仪可以在成像的同时得到每个像素点的光谱信息，被用于检测物质成分的分布，例如在文物修复应用中判断不同染料的分布，在水质监测应用中查看污染物的分布等。但是高光谱仪造价高昂，数据量庞大，检测分析速度缓慢，应用场景局限性大。在很多应用场景中待测物的物质分布均匀，检测图像的同时只需要检测单个光谱，例如单个宝石的检测、局部皮肤检测、衣物材料检测、单个水果甜度检测等场景，若采用高光谱则会有大量的数据多余浪费。所以人们在视觉和光谱结合的技术上发展了多种方案以匹配不同的实际应用场景，例如光纤光谱仪与相机耦合、干涉成像光谱仪、快照式高光谱仪等。
4.在现有的成像光谱仪中，一种成像光谱仪是采用分束器将入射光线分为两部分，一部分由相机收集成像，另一部分采用光纤耦合至光谱仪。采用该方法可以同时获得高分辨率的图像和高分辨率的光谱，但是必须同时使用相机与光纤光谱仪，以至整体结构相对庞大，造价相对昂贵。
5.另一种成像光谱仪则是采用萨伐尔偏光镜置于成像系统前，光线经过由两片双折射晶体组成的萨伐尔偏光镜产生光程差，经透镜会聚成像后发生干涉，所得到的图像为待测物的图像与干涉条纹的叠加。计算机可以从图像中提取干涉条纹数据，经过傅里叶变换获得光谱信息。但该技术由于图像与干涉条纹混叠，容易互相干扰，导致在获取完整图像和光谱的数据处理上有较大的困难。
6.还有一种成像光谱仪则是采用了微透镜阵列形成子图像的阵列，采用沃拉斯顿棱镜组使得各子图像之间具有不同的光程差，再通过傅里叶变换获得子图像各像素点的光谱数据。但是该方法将面阵探测器切割成众多子图像，由于探测器像素有限，每个子图像像素较少，最终所呈现的图像分辨率和光谱分辨率都比较低。
7.综合以上三种成像光谱仪可以得知，目前光谱与视觉结合的技术，仍存在着造价昂贵、尺寸庞大、分辨率低以及数据处理难等不足有待解决。
8.因此，现有技术还有待改进。


技术实现要素：

9.本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术缺陷，本发明提供一种紧凑型成像光谱仪及成像检测方法，以解决现有的成像光谱仪造价昂贵、尺寸庞大、分辨率低以及数据处理难的技术问题。
10.本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
11.第一方面，本发明提供一种紧凑型成像光谱仪，包括：
12.依次设置于待测物之后且位于同一光轴上的匀光偏振光阑、双折射晶体组、检偏器、后置成像透镜以及面阵探测器；
13.所述匀光偏振光阑设置有第一区域和第二区域，所述待测物的影像光线经过所述第一区域和所述第二区域后，分别进入所述双折射晶体组、所述检偏器以及所述后置成像透镜，被所述面阵探测器探测得到，并在所述面阵探测器中形成对应的干涉条纹图像和待测物图像。
14.在一种实现方式中，所述匀光偏振光阑包括：匀光片和偏振片；
15.所述匀光片和所述偏振片具有相同的形状，且所述匀光片和所述偏振片均设置有所述第二区域；所述匀光片设置于靠近所述待测物的一侧，所述偏振片设置于靠近所述双折射晶体组的一侧。
16.在一种实现方式中，所述第二区域为镂空区域，或所述第二区域为透明玻璃、透明塑料板以及有机玻璃中任意一种材料的透明区域。
17.在一种实现方式中，所述紧凑型成像光谱仪还包括：前置成像透镜；所述前置成像透镜设置于所述匀光偏振光阑与所述待测物之间。
18.在一种实现方式中，所述匀光偏振光阑位于所述前置成像透镜的像面位置，且所述匀光偏振光阑位于所述后置成像透镜的物面位置。
19.在一种实现方式中，所述双折射晶体组至少包括：第一萨伐尔板和第二萨伐尔板；
20.所述第一萨伐尔板的光轴与所述第一萨伐尔板的板平面呈45度角；所述第二萨伐尔板的光轴与所述第二萨伐尔板的板平面平行，且所述第一萨伐尔板的晶体主截面与所述第二萨伐尔板的晶体主截面相互垂直。
21.在一种实现方式中，所述第二区域的形状为圆形、椭圆形、三角形以及方形中的任意一种形状。
22.第二方面，本发明提供一种紧凑型成像光谱仪成像方法，应用于紧凑型成像光谱仪，所述紧凑型成像光谱仪成像方法包括：
23.通过前置成像透镜调整待测物的成像大小，以使所述待测物的影像光线经过前置成像透镜后覆盖整个匀光偏振光阑；
24.通过所述匀光偏振光阑的第一区域和第二区域分割所述待测物的影像光线，分别得到干涉成像光线和物像成像光线；
25.利用双折射晶体组分别对所述干涉成像光线和所述物像成像光线进行分解，并将分解后对应的光线通过检偏器及后置成像透镜；
26.通过面阵探测器的干涉区域读取所述干涉成像光线的干涉图像，并通过所述面阵探测器的物像区域读取所述物像成像光线的待测物图像。
27.在一种实现方式中，所述干涉区域读取的干涉图像内包含零光程差位置且干涉条
纹区域连续。
28.在一种实现方式中，所述紧凑型成像光谱仪成像方法还包括：
29.通过成像显示设备的计算单元对所述面阵探测器探测的干涉图像进行傅里叶变换，得到所述待测物的光谱图；
30.在所述成像显示设备的光谱显示区域显示所述待测物的光谱图以及在所述成像显示设备的物像显示区域显示所述面阵探测器探测的待测物图像。
31.本发明采用上述技术方案具有以下效果：
32.本发明通过设置两个不同区域的匀光偏振光阑，可以实现快照式获得待测物的图像和干涉条纹，并且图像区域和干涉条纹区域相互独立，便于计算机快速获取待测物的光谱图和物体图像；以及通过在匀光偏振光阑之前设置前置成像透镜，可以使得待测物和匀光偏振光阑同时成像，从而也使得干涉条纹区域和待测物图像区域的边界更加清晰，同时也可以用于适配近距离检测的成像调节需求；相比于现有的成像光谱仪，本发明采用的成像光谱仪的结构紧凑，无需移动部件，也无需推扫部件，以低成本的结构实现快速获取待测物图像和光谱的功能，解决了现有的成像光谱仪造价昂贵、尺寸庞大、分辨率低以及数据处理难的问题。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
34.图1是本发明紧凑型成像光谱仪第一实施例的结构示意图。
35.图2是本发明紧凑型成像光谱仪第二实施例的结构示意图。
36.图3是本发明紧凑型成像光谱仪第三实施例的结构示意图。
37.图4是本发明紧凑型成像光谱仪的第一成像结果示意图。
38.图5是本发明紧凑型成像光谱仪的第二成像结果示意图。
39.图6是本发明紧凑型成像光谱仪的成像方法流程图。
40.图7是本发明紧凑型成像光谱仪的获取光谱与图像的流程图。
41.图8是本发明紧凑型成像光谱仪的实物成像及实验数据图。
42.图中：100、匀光偏振光阑；200、双折射晶体组；300、检偏器；400、后置成像透镜；500、面阵探测器；600、前置成像透镜；101、匀光片；102、偏振片。
43.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例参照附图做进一步说明。
具体实施方式
44.为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
45.光谱与视觉结合是光谱技术的重要发展方向，也被认为是新一代的视觉传感技术。干涉成像光谱技术是光谱与视觉结合的重要技术路线之一。干涉成像光谱仪进行成像
的同时会发生干涉，干涉条纹经过合适的傅里叶变换计算可以得到光谱。干涉成像光谱仪具有高分辨率、高稳定性、结构紧凑和高通量等优点。
46.现有的干涉成像光谱仪技术在检测应用中仍存在很多限制。例如，在一种干涉成像光谱仪中，干涉条纹与目标图像混叠，可以提取干涉条纹进行傅里叶变换得到光谱，但遇到纹理复杂的图像则为干涉条纹提取和图像还原带来困难。在另一种干涉成像光谱仪中采用了沃拉斯顿棱镜作为干涉器，同样得到叠加干涉信息的目标图像，需要推扫来获取物体的完整图像。
47.为了解决现有的成像光谱仪造价昂贵、尺寸庞大、分辨率低以及数据处理难的技术问题，以及解决现有的干涉成像光谱仪技术在检测应用中存在的干涉条纹提取和图像还原困难的问题，本发明实施例提供一种紧凑型成像光谱仪及成像方法，通过设置一种让干涉条纹和目标图像在同一面阵探测器上分离的干涉成像光谱仪，有利于进行快照式检测和快速数据处理。
48.示例性装置
49.实施例1
50.如图1所示，本实施例提供一种紧凑型成像光谱仪，所述紧凑型成像光谱仪包括：
51.依次设置于待测物之后且位于同一光轴上的匀光偏振光阑100、双折射晶体组200、检偏器300、后置成像透镜400以及面阵探测器500；
52.所述匀光偏振光阑100设置有第一区域和第二区域，所述待测物的影像光线经过所述第一区域和所述第二区域后，分别进入所述双折射晶体组200、所述检偏器300以及所述后置成像透镜400，被所述面阵探测器500探测得到，并在所述面阵探测器500中形成对应的干涉条纹图像和待测物图像。
53.在本实施例的一种实现方式中，所述匀光偏振光阑100包括：匀光片101和偏振片102；
54.所述匀光片101和所述偏振片102具有相同的形状，且所述匀光片101和所述偏振片102均设置有所述第二区域；所述匀光片101设置于靠近所述待测物的一侧，所述偏振片102设置于靠近所述双折射晶体组200的一侧。
55.在本实施例的一种实现方式中，所述第二区域为镂空区域，或所述第二区域为透明玻璃、透明塑料板以及有机玻璃中任意一种材料的透明区域。具体地，所述第二区域的形状为圆形、椭圆形、三角形以及方形中的任意一种形状。
56.在本实施例的一种实现方式中，所述紧凑型成像光谱仪还包括：前置成像透镜600；所述前置成像透镜600设置于所述匀光偏振光阑100与所述待测物之间。所述匀光偏振光阑100位于所述前置成像透镜600的像面位置，且所述匀光偏振光阑100位于所述后置成像透镜400的物面位置。
57.在本实施例的一种实现方式中，所述双折射晶体组200至少包括：第一萨伐尔板和第二萨伐尔板；其中，所述第一萨伐尔板和所述第二萨伐尔板为savart板，亦称为萨瓦特板。
58.所述第一萨伐尔板的光轴与所述第一萨伐尔板的板平面呈45度角；所述第二萨伐尔板的光轴与所述第二萨伐尔板的板平面平行，且所述第一萨伐尔板的晶体主截面与所述第二萨伐尔板的晶体主截面相互垂直。其中，所述晶体主截面为入射界面(即晶体表面)的
法线与光轴所形成的平面。
59.具体地，在设置所述紧凑型成像光谱仪时，由两个成像系统与一个偏振干涉器组成；其中，一个成像系统为前置成像透镜600，另一个成像系统为后置成像透镜400，偏振干涉器为匀光偏振光阑100、双折射晶体组200以及检偏器300，位于两成像系统中间。其中，匀光偏振光阑100为由具有相同镂空形状的匀光片101与偏振片102组成，该匀光偏振光阑100同时位于前置成像透镜600的像面上和后置成像透镜400的物面上。前置成像透镜600与匀光偏振光阑100之间的距离可调节，待测物经前置成像透镜600所成的像位于匀光偏振光阑100所在平面且覆盖整个光阑结构。匀光片101可以是磨砂玻璃、高分子扩散膜、微透镜阵列等，目的为将该区域的入射光线均匀散开。起偏器为一个偏振片102，该偏振片102为线性偏振片，把匀光后的光线变成线偏振光。
60.匀光偏振光阑100的镂空部分可以是空气或高透明的玻璃、塑料等。光线经过匀光偏振光阑100后进入双折射晶体组200。双折射晶体组200可以是两片或多片萨伐尔板组成，或者中间夹有半波片的两片萨伐尔板组成，或者是光轴角度经过调节的萨伐尔板组合，或者是沃拉斯顿棱镜组成，或者是萨伐尔板与沃拉斯顿棱镜的组合。从匀光偏振光阑100出来的光线，经过双折射晶体组200，光线被分为o光和e光，并且光程差随入射角变化。
61.双折射晶体组200后为检偏器300，为与起偏器的偏振方向一致的线性偏振片。经过检偏器300后光线由后置成像透镜400汇聚至面阵探测器500。入射干涉器前经过匀光偏振光阑100的匀光偏振部分的光线经过检偏器300后具有相干性，且光程差随入射角发生变化，所以在面阵探测器500上形成对应的干涉条纹，并且由于匀光片101的作用干涉条纹均匀清晰无图像混叠；而经过匀光偏振光阑100镂空部分的光线因为没有经过起偏器，所以经过检偏器300后不具有相干性，则直接在面阵探测器500上形成无干涉条纹混叠的目标图像(即待测物图像)。
62.由于，匀光偏振光阑100位于前置成像透镜600的像面和后置成像透镜400的物面上，匀光偏振光阑100和待测物都可以在面阵探测器500中成像。面阵探测器500中的干涉条纹区域与匀光偏振光阑100的匀光偏振区域形状一致；面阵探测器500中的物体图像区域的视场形状与匀光偏振光阑100的镂空部分形状一致。物体图像区域与干涉条纹区域的边界清晰，物体图像与干涉条纹互不干扰，因此可以通过计算机分别截取，干涉条纹可通过合适的傅里叶变换计算得到对应的光谱图，物体图像可根据需要进行进一步处理。因此该紧凑型成像光谱仪结构可以快照式同时获得待测物的光谱与图像。
63.实施例2
64.如图2所示，基于上述实施例1，提供一种紧凑型成像光谱仪，该紧凑型成像光谱仪的结构与上述实施例1的结构相似，但匀光偏振光阑100紧靠于前置成像透镜600之后。采用该紧凑型成像光谱仪可以使成像光谱仪的整体尺寸缩小，前置成像透镜600可调节的自由度增加，但面阵探测器500所探测到的干涉条纹区域与物体图像区域边界不清晰，会有部分重叠。在实际使用时，可根据实际需要截取对应的区域进行相应的处理。
65.实施例3
66.如图3所示，基于上述实施例1和实施例2，提供一种紧凑型成像光谱仪，该紧凑型成像光谱仪的结构与上述实施例1和实施例2的结构相似，但该紧凑型成像光谱仪只有一套成像系统，移除前置成像透镜600；采用该紧凑型成像光谱仪可以使成像光谱仪的尺寸进一
步缩小，但面阵探测器500所探测到的干涉成像区域与物体图像区域的边界不清晰，会有较大部分重叠。在实际使用时，可根据实际需要截取对应的区域进行处理。
67.在上述实施例1～3中，匀光偏振光阑100可以是圆形、椭圆形、三角形以及方形中的任意一种形状。
68.如图4所示，图4中a部分为一种匀光偏振光阑100形状，上下两边为匀光偏振部分，中间为方形镂空部分。使用该形状的匀光偏振光阑100时，在面阵探测器500中可以获得如图4中b部分所示图案，上下两边为干涉条纹区域，中间为目标图像区域；经过计算机处理后，可以获得一个方形的目标图像和一个光谱数据；其中，光谱数据如图4中c部分所示。
69.如图5所示，图5中d部分为另一种匀光偏振光阑100形状，四周为匀光偏振部分，中间为圆形镂空部分。使用该形状的匀光偏振光阑100时，在面阵探测器500中可以获得如图5中e部分所示图案，四周为干涉条纹区域，中间为圆形目标图像区域，经过计算机处理后，可以获得一个圆形的目标图像和一个光谱数据；其中，光谱数据如图5中f部分所示。
70.当然，匀光偏振光阑100的形状不仅限于以上两种，中间镂空部分也可以为正方形、椭圆形和三角形等。干涉条纹的排列方向也不仅限于垂直或水平排列，也可以是斜线或曲线。干涉条纹的方向取决于双折射晶体产生的光程差的分布，该方向主要受双折射晶体的光轴方向影响。
71.在上述实施例1～3中，设置匀光偏振光阑100时，具有以下要求：
72.1、至少有一个匀光偏振区域沿条纹排列方向连续，如图4中b部分所示的上下两边区域沿水平方向连续，以及如图5中e部分所示的左右两边区域沿垂直方向连续；
73.2、由于宽带光源的干涉条纹集中于零光程差位置附近，因此需要确保干涉条纹区域内有零光程差的位置；
74.3、中间镂空形状为规则形状，如圆形、方形、三角形等，以方便干涉条纹和物体图像信号的分离。
75.本发明实施例的成像原理：
76.待测物经前置成像透镜成像于匀光偏振光阑或其附近，部分光线a经过镂空部分直接进入双折射晶体组，而另一部分光线b则经过匀光片后入射方向被均匀散开，并经过起偏器形成线偏振光后进入双折射晶体组。
77.在双折射晶体组中，两部分光线均被分解为o光和e光，且产生光程差分布。两部分光线同时进入检偏器。光线a由于在进入双折射晶体前没有起偏，所以不具有相干性，经过后置成像透镜后在面阵探测器上直接成像；光线b由于在进入双折射晶体前进行起偏，经检偏器后具有相干性，经过后置成像透镜后o光与e光在面阵探测器上会聚发生干涉，形成干涉条纹。
78.另外，由于起偏前放置匀光片，可使得干涉条纹强度分布均匀且不受物体成像影响。因此，在面阵探测器中可以同时出现物体图像区域和干涉条纹局域。计算机读取面阵探测器数据，并分别截取干涉条纹部分与物体图像部分。干涉条纹部分数据可通过合适的傅里叶变换算法计算获得光谱数据，物体图像部分可根据检测需求进行进一步处理。最终输出待测物的图像数据与其光谱数据。
79.本发明通过上述实施例达到以下技术效果：
80.相比于现有的成像光谱仪，本发明所采用的成像光谱仪具有结构紧凑、无移动部
件、无需推扫以及成本低等特点，可快速同时获取图像与光谱，并且，获取的图像与光谱清晰、数据容易处理；本发明的使用扩大了干涉成像光谱仪的应用范围，尤其适用于检测物质分布相对均匀的物体。例如单个珠宝检测，图像可用于判断珠宝形状切工，整体光谱可以分辨珠宝的真伪；例如局部皮肤检测，图像可以分析皮肤毛孔皱纹等，而整体光谱可以分析皮肤肤色、水分等；例如布料的分拣，图像可以获取布料的纹理，而整体光谱可以用于分析布料材质。本发明将为智能制造和医疗健康等领域的提供先进的快速检测技术，为提高社会生产效率做出贡献。
81.示例性方法
82.如图6所示，基于上述紧凑型成像光谱仪，本发明实施例提供一种紧凑型成像光谱仪成像方法。
83.在本实施例的一种实现方式中，所述紧凑型成像光谱仪成像方法包括以下步骤：
84.步骤s100，通过前置成像透镜调整待测物的成像大小，以使所述待测物的影像光线经过前置成像透镜后覆盖整个匀光偏振光阑；
85.步骤s200，通过所述匀光偏振光阑的第一区域和第二区域分割所述待测物的影像光线，分别得到干涉成像光线和物像成像光线；
86.步骤s300，利用双折射晶体组分别对所述干涉成像光线和所述物像成像光线进行分解，并将分解后对应的光线通过检偏器及后置成像透镜；
87.步骤s400，通过面阵探测器的干涉区域读取所述干涉成像光线的干涉图像，并通过所述面阵探测器的物像区域读取所述物像成像光线的待测物图像。
88.在本实施例中，所述紧凑型成像光谱仪成像方法基于上述的紧凑型成像光谱仪而实现；其中，所述紧凑型成像光谱仪的结构具体如上所述。
89.在本实施例中，待测物的光线经过前置成像透镜的作用，进入匀光偏振光阑中；此时，通过调整前置成像透镜的位置，可以调整待测物的成像大小，以使所述待测物的影像光线经过前置成像透镜后覆盖整个匀光偏振光阑。
90.当光线进入匀光偏振光阑时，部分光线进入匀光偏振光阑的匀光偏振区域，得到干涉成像光线；而另一部分则是进入匀光偏振光阑的镂空区域，得到物像成像光线(即非干涉光线)；之后，这两部分光线分别进入双折射晶体组，利用双折射晶体组分别对所述干涉成像光线和所述物像成像光线进行分解；分解后对应的光线通过检偏器及后置成像透镜，即可在面阵探测器中对应的区域进行读取；在所述面阵探测器中，通过面阵探测器的干涉区域读取所述干涉成像光线的干涉图像，并通过所述面阵探测器的物像区域读取所述物像成像光线的待测物图像；其中，所述干涉区域读取的干涉图像内包含零光程差位置且干涉条纹区域连续。
91.具体地，如图7所示，所述紧凑型成像光谱仪成像方法的光学成像原理如下所示：
92.待测物经前置成像透镜成像于匀光偏振光阑或其附近，部分光线a经过镂空部分直接进入双折射晶体组，而另一部分光线b则经过匀光片后入射方向被均匀散开，并经过起偏器形成线偏振光后进入双折射晶体组。
93.在双折射晶体组中，两部分光线均被分解为o光和e光，且产生光程差分布。两部分光线同时进入检偏器。光线a由于在进入双折射晶体前没有起偏，所以不具有相干性，经过后置成像透镜后在面阵探测器上直接成像；光线b由于在进入双折射晶体前进行起偏，经检
偏器后具有相干性，经过后置成像透镜后o光与e光在面阵探测器上会聚发生干涉，形成干涉条纹。
94.另外，由于起偏前放置匀光片，可使得干涉条纹强度分布均匀且不受物体成像影响。因此，在面阵探测器中可以同时出现物体图像区域和干涉条纹局域。计算机读取面阵探测器数据，并分别截取干涉条纹部分与物体图像部分。干涉条纹部分数据可通过合适的傅里叶变换算法计算获得光谱数据，物体图像部分可根据检测需求进行进一步处理。最终输出待测物的图像数据与其光谱数据。
95.即在本实施例的一种实现方式中，所述紧凑型成像光谱仪成像方法还包括以下步骤：
96.步骤s500，通过成像显示设备的计算单元对所述面阵探测器探测的干涉图像进行傅里叶变换，得到所述待测物的光谱图；
97.步骤s600，在所述成像显示设备的光谱显示区域显示所述待测物的光谱图，以及在所述成像显示设备的物像显示区域显示所述面阵探测器探测的待测物图像。
98.如图8所示，图8为根据上述紧凑型成像光谱仪及成像方法，所实现的实验数据。
99.在本实施例中，采用500万像素的黑白cmos探测器，前置成像透镜的焦距为30mm，后置成像透镜的焦距为8mm，干涉器为两片冰洲石平板，第一片为光轴45度的萨伐尔板，第二片萨伐尔板的光轴调整为与板平面平行，两片平板的主截面相互垂直。匀光偏振光阑采用如图4a的方案。待测物为纸板，由1mw的635nm激光照明。
100.图8a为采用如图1所示实施例的结构所获取的图像，左右为干涉条纹区域，中间为目标图像区域，两个区域的边界清晰。计算机容易分别截取干涉条纹与目标图像，如图8b所示。所截取的干涉条纹经合适的傅里叶变换处理后，可获得光谱图如图8c所示。
101.图8d为采用如图2所示实施例的结构(该实验前置成像透镜的焦距更换为12mm)所获取的图像，左右为干涉条纹区域，中间目标图像区域，两个区域部分混叠。计算机容易分别截取干涉条纹与目标图像，如图8e所示，所截取的干涉条纹经合适的傅里叶变换处理后可以获得光谱图如图8f所示。
102.本发明通过上述实施例达到以下技术效果：
103.相比于现有的成像光谱仪，本发明所采用的成像光谱仪具有结构紧凑、无移动部件、无需推扫以及成本低等特点，可快速同时获取图像与光谱，并且，获取的图像与光谱清晰、数据容易处理；本发明的使用扩大了干涉成像光谱仪的应用范围，尤其适用于检测物质分布相对均匀的物体。例如单个珠宝检测，图像可用于判断珠宝形状切工，整体光谱可以分辨珠宝的真伪；例如局部皮肤检测，图像可以分析皮肤毛孔皱纹等，而整体光谱可以分析皮肤肤色、水分等；例如布料的分拣，图像可以获取布料的纹理，而整体光谱可以用于分析布料材质。本发明将为智能制造和医疗健康等领域的提供先进的快速检测技术，为提高社会生产效率做出贡献。
104.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一非易失性计算机可读存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。
105.综上，本发明提供了一种紧凑型成像光谱仪及成像检测方法，包括：依次设置于待测物之后且位于同一光轴上的匀光偏振光阑、双折射晶体组、检偏器、后置成像透镜以及面阵探测器；匀光偏振光阑设置有第一区域和第二区域，待测物的影像光线经过第一区域和第二区域后，分别进入双折射晶体组、检偏器以及后置成像透镜，被面阵探测器探测得到，并在面阵探测器中形成对应的干涉条纹图像和待测物图像。本发明通过设置两个不同区域的匀光偏振光阑，可以实现快照式获得待测物的图像和干涉条纹，并且图像区域和干涉条纹区域相互独立，便于计算机快速获取待测物的光谱图和物体图像，以解决成像光谱仪造价昂贵、尺寸庞大、分辨率低以及数据处理难的问题。
106.应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。