具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步地说明。

本发明的动态点目标跟踪测量用无缝光谱成像系统，包括动态点目标跟踪测量用无缝光谱成像装置，以及数据处理单元、跟踪架、定标灯和不同谱段的滤光片。

动态点目标跟踪测量用无缝光谱成像装置，如图1所示，包括沿光路依次设置的主望远镜1和分光镜2，设置于分光镜2透射光路上的跟踪相机3，以及依次设置于分光镜2反射光路上的闪耀光栅4和全色相机5；所述全色相机5的靶面尺寸为12mm×10mm。所述主望远镜1用于接收远距离动态点目标a发出(反射、辐射)的平行光并对其进行压缩；所述分光镜2用于将压缩后的平行光分为透射光和反射光；所述跟踪相机3用于接收透射光，以对动态点目标a进行视频跟踪；所述闪耀光栅4用于接收反射光，并对反射光进行光谱分光；所述全色相机5用于采集闪耀光栅4分出的动态点目标a的+1级光谱视频。

所述数据处理单元的输入端分别连接跟踪相机3和全色相机5的输出端；所述跟踪架用于放置和移动所述动态点目标跟踪测量用无缝光谱成像装置，以使远距离动态点目标a一直处于主望远镜1的视场中心；所述定标灯用于定标时作为光源模拟远距离点目标a；所述不同谱段的滤光片设置于全色相机5的镜头前，用于获取全色相机5所采集光谱视频中不同中心波长与像素位置的对应关系。

本发明还提供上述系统的基于上述远距离动态点目标跟踪测量用无缝光谱成像方法，包括以下步骤：

1)对系统进行光谱标定

1.1)将定标灯作为远距离点目标a，将不同谱段的滤光片置于全色相机5镜头前，采集不同中心波长下定标灯的无缝光谱图像；

1.2)对不同中心波长下定标灯的无缝光谱图像，进行高斯拟合以确定各中心波长对应的像素位置，得到用于标定的系统实际色散方程；

2)对远距离动态点目标a进行无缝光谱成像

2.1)将远距离动态点目标a发出的平行光压缩后分为透射光和反射光，利用透射光对动态点目标a进行视频跟踪，对反射光进行光谱分光后，采集分出的动态点目标a的+1级光谱视频，所述动态点目标a的+1级光谱视频中的+1级光谱图像表现为沿色散方向的一条带有倾角的长亮线；

2.2)获取动态点目标跟踪测量用无缝光谱成像系统的暗场图像和平场图像，利用暗场图像和平场图像对动态点目标a的+1级光谱图像进行暗、平场校正；

2.3)对校正后的+1级光谱图像的每一列进行高斯拟合，以获取每一列的中心位置和半高全宽；

2.4)对校正后的+1级光谱图像每一列的中心位置进行线性拟合，得到校正后的+1级光谱图像的倾角，然后反向旋转至水平；

2.5)选取旋转后的+1级光谱图像中心位置半高全宽的二倍宽度，对光谱图像的+1级光谱进行求和，以获取远距离动态点目标a的一维光谱分布；

2.6)根据步骤1.2)获取的系统实际色散方程，结合全色相机5的量子效率参数和闪耀光栅4的光谱响应曲线，利用步骤2.5)获取的远距离动态点目标a的一维光谱分布，进行远距离动态点目标a的实时无缝光谱成像。

工作原理：

无缝光谱成像的关键环节在于光谱标定，标定时采用具有如图2所示光谱的定标灯作为光源，模拟远距离点目标a；将不同中心波长的滤光片置于全色相机5镜头前以采集不同中心波长下，定标灯模拟的点目标a的无缝光谱图像，再对其进行高斯拟合以确定各中心波长对应的像素位置，对中心波长与像素位置间的关系进行线性拟合，得到如图3所示的标定用无缝光谱系统实际色散方程。

远距离动态点目标a发出(反射、辐射)的平行光由主望远镜1接收并进行压缩，压缩后的平行光经分光镜2分为两路，一路透射平行光直接进入跟踪相机3，完成对动态点目标a的视频跟踪，反馈的跟踪数据用于驱动跟踪架使点目标a一直处于两个相机以及主望远镜1的视场中心，另一路反射平行光进入闪耀光栅4进行光谱分光，再由全色相机5完成对动态点目标a的+1级光谱视频采集，如图4所示为动态点目标a的+1级光谱图像。利用系统暗场和平场图像，对采集到的点目标+1级光谱图像进行校正、倾斜角和半高全宽判定，如图5所示为计算得到的+1级光谱图像的半高全宽图，将+1级光谱图像反向旋转至水平，校正和旋转后的点目标a无缝光谱图像如图6所示；利用两倍半高全宽的宽度对+1级光谱进行求和，获取点目标a一维光谱分布。

依据系统实际色散方程，结合全色5相机量子效率、闪耀光栅4光谱响应，以及获取点目标a一维光谱分布，实现对点目标a的无缝光谱成像。其间，通过跟踪相机3确保动态点目标a每一时刻都处于主望远镜1的视场中心，实现每一时刻点目标a的无缝光谱测量，如图7所示，最终实现动态点目标a的无缝光谱成像。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对于本领域的普通专业技术人员来说，可以对前述实施例所记载的具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所保护技术方案的范围。