1.一种光谱成像系统的衍射图样数据增强方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:采集衍射一级图样;S2:在理论位置采集衍射其他级次图样,所述其他级次大于1且小于最大衍射级次;S3:将所述衍射一级图样和所述衍射其他级次图样进行图像几何处理,按照波长计算每一个窄条纹的光谱张角,将整个图样进行图样分割,将其处理为多个一维条形图样;S4:图样定标:计算中心波长所对应的光谱张角以确定两幅图样的中心位置,根据光谱张角对分割后的两幅图样进行大小比例缩放和对齐,以衍射一级图样为定标标准对衍射其他级次图样进行大小比例缩放和对齐;S5:基于光强进行级次融合处理,对处理后的衍射其他级次图样和衍射一级图样进行直接的能量叠加,从而提高图样数据的光强。
2.如权利要求1所述的光谱成像系统的衍射图样数据增强方法,其特征在于,步骤S1中,利用入射角、光栅常数参数,根据衍射理论推导确定成像图样位置后,利用面阵探测器采集衍射一级图样,采集衍射一级图样的具体步骤包括:S1.1:利用几何关系和消除消散原理对光谱成像系统的光路结构的初始参数进行理论推导;S1.2:采用光线追迹仿真软件对初始光路结构进行仿真和优化;S1.3:根据优化后的元件参数,对光学元件和面阵探测器进行选型;S1.4:搭建光学系统,对面阵探测器进行白平衡校正、光谱校正,再分别利用单色激光、复色光、实物来测试验证,验证所述光学系统的分光性能和成像图样;S1.5:利用面阵探测器观察成像图样,根据探测结果对光路结构的光学元件的角度和相对距离进行微调。
3.如权利要求1所述的光谱成像系统的衍射图样数据增强方法,其特征在于,步骤S2中,利用入射角、光栅常数参数,根据衍射理论推导确定成像图样位置后,利用面阵探测器在理论位置采集衍射其他级次图样,采集衍射其他级次图样的具体步骤包括:S2.1:利用几何关系和消除消散原理对光谱成像系统的光路结构的初始参数进行理论推导;S2.2:采用光线追迹仿真软件对初始光路结构进行仿真和优化;S2.3:根据优化后的元件参数,对光学元件和面阵探测器进行选型;S2.4:搭建光学系统,对面阵探测器进行白平衡校正、光谱校正,再分别利用单色激光、复色光、实物来测试验证,验证所述光学系统的分光性能和成像图样;S2.5:利用面阵探测器观察成像图样,根据探测结果对光路结构的光学元件的角度和相对距离进行微调。
4.如权利要求2或3所述的光谱成像系统的衍射图样数据增强方法,其特征在于,所述仿真和优化具体包括:通过分析点列图中弥散斑的尺寸和形状,对光路结构进行全局或局部优化,以圈入能量、均方根值、艾里斑半径、场曲和畸变、调制传递函数指标为参考,对光学像差和色散进行校正,逐步优化,使得图样数据能够清晰地成像于面阵探测器。
5.如权利要求2或3所述的光谱成像系统的衍射图样数据增强方法,其特征在于,所述面阵探测器能够获取二维彩色图像信息,其像元尺寸能够满足分别完整探测衍射一级图样和衍射其他级次图样的尺寸要求,其采集的彩色图像HIS空间的I即对应光强;所述对面阵探测器进行白平衡校正、光谱校正具体包括:利用相机软件的白平衡自动校正功能矫正,以白色卡辅助矫正;利用相机软件的RGB参数调节功能进行光谱校正,以色卡辅助校正。
6.如权利要求1所述的光谱成像系统的衍射图样数据增强方法,其特征在于,步骤S1和步骤S2中,通过调整曝光时间来采集轮廓清晰的图样。
7.如权利要求1所述的光谱成像系统的衍射图样数据增强方法,其特征在于,步骤S3中的所述图样分割与步骤S4中的所述缩放和对齐均基于衍射原理。
8.如权利要求1所述的光谱成像系统的衍射图样数据增强方法,其特征在于,步骤S5中,所述基于光强进行级次融合处理具体包括:基于单缝衍射原理的能量分布原理推导出衍射一级图样和衍射其他级衍射图样的理论能量分布情况,根据非相干光的能量叠加来对图样进行级次融合。
9.一种光谱成像系统,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-8任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-8任一项所述方法的步骤。