本发明属于空间遥感技术检测领域，具体涉及一种高集成度的多光谱相机系统。
背景技术：
1、多光谱遥感技术是一种通过获取地表物质在多个离散波段的反射或辐射能量来分析和识别地表物质的遥感技术。它利用不同波段的感光器件或传感器获取地表特定波段的图像，常见的波段包括可见光、近红外和近紫外等。多光谱遥感技术可以提供不同波段的图像数据，通过不同波段的图像获取多种不同地表物质的光谱信息和空间分布信息，利用这些信息，可以发现那些单个谱段成像所不能发现的目标。因此，多光谱图像不仅得到了农业、林业、地质和环保等行业的重视，而且在军事方面也具有广泛的应用，进而实现对各类地表物质的分类、监测和分析。
2、目前，国内外绝大多数多光谱成像模组集成度低，限制了其在实际应用中的表现和效能。虽然多光谱成像技术在农业、环境监测、资源勘探等领域具有广泛应用前景，但传统模组的低集成度往往带来安装与操作的复杂性，增加了使用成本和技术门槛。尤其在无人机航拍等应用场景中，体积、重量和功耗等因素对多光谱成像模组的集成度提出了更高要求。因此，提升多光谱成像模组的集成度成为当前行业亟需解决的关键问题。美国lhsystem公司在2000年时，研发得到了机载线阵多光谱成像系统ads40，在ads40的搭载中，有4个线阵多光谱ccd、3个全色线阵ccd，需在对应平台进行操作，能够同一时间内，得到7个波段图像数据。荷兰quest-innovations公司于2014年时，研发得到5片ccd多光谱相机condor5，其包含了5片ccd、1个分光镜头。在采集图像的过程中，入射光根据波长，通过分光镜头切分出5个波段，再在ccd靶面入射。mca系列多光谱相机也很常见，其出自美国tetracam公司，是基于多相机加装窄带滤光片，采集所需信息，主要包含4、6谱段型号，各通道都有cmos相机。这些传统的多光谱相机一般均采用集成探测器的方式，即每一个光谱通道对应于一个微小的探测器，最后再将所有探测器集成到一起，这种方式虽然避免了调焦的问题，但这种成像模组的集成度都比较低，同时增加了安装操作的复杂性，增加了体积和成本。
技术实现思路
1、本发明的目的是提出一种基于多通道复用技术的高集成度的多光谱相机系统，该多光谱相机系统采用集成微透镜阵列的模式，即多通道复用技术，将多组光学通道的像面统一集成到一个探测器的像面上，可避免分时测量误差。在硬件设计方面，多光谱相机系统的光学结构简单，将光学部件(镜头、滤光片、探测器)和机械部件(电路板、机壳、支架、接口)集成在一起的总体尺寸小于80mm，易于实现微小紧凑以及低功耗的效果，方便更广泛地应用于研究和实际应用中。在成像效果方面，该光学成像系统在高频处保持了极高的mtf值，确保了成像质量和清晰度。
2、本发明为实现上述目的，采取的技术方案如下：
3、一种高集成度的多光谱相机系统，包括具有n个子通道的光学系统、n个滤光片及一组探测器；
4、光学系统上的n个子通道与n个滤光片一一相对应，n个滤光片设置在光路上并位于对应的子通道的光学系统的后方，n个子通道的光学系统与n个滤光片共用同一组探测器，该组探测器设置在光路上并位于所有滤光片的后方，光学系统的每个子通道上皆配备有一个微透镜，所有微透镜组合构成微透镜阵列，由n个子通道的光学系统与一组探测器组成光学成像系统，n个子通道的光学系统、n个滤光片及一组探测器均固定安装在相机外壳内，且n个子通道的光学系统位于相机外壳的镜头壳体内。
5、进一步的是，n个子通道的光学系统，用于接收特定光谱波段的光谱信号，并通过集成微透镜阵列，将n个子通道的图像集成到探测器上；
6、进一步的是，n个滤光片，用于筛选和传递特定波长的光；
7、进一步的是，探测器，用于接收和记录来自各个子通道的光谱信号，实现多光谱数据的采集。
8、进一步的是，所述n个子通道的光学系统由三片镜片构成，每片镜片上均布加工有n个子通道，三片镜片的n个子通道一一相对应，三片镜片均为圆柱体形状，每个子通道的口径均相同。
9、进一步的是，所述三片镜片由前至后紧密排布，依次为第一片镜片、第二片镜片和第三片镜片，第一片镜片后表面至探测器焦面的距离小于25mm。
10、进一步的是，每个所述子通道的光学系统的视场角为30°，焦距为15mm，相对孔径为1/3.5。
11、进一步的是，所述第一片镜片、第二片镜片和第三片镜片的厚度分别是1mm、1mm、1.5mm，第一片镜片的光学中心至第二片镜片的光学中心的距离为1mm，第二片镜片的光学中心至第三片镜片的光学中心的距离为1mm。
12、进一步的是，除第三片镜片相对于光线进入方向的面为非球面以外，第一片镜片、第二片镜片的两个相对面以及第三片镜片与非球面相对的面均为球面。
13、进一步的是，所述探测器像面的表面镀有一层滤光膜。
14、进一步的是，探测器与电路板信号连接，电路板固定装在相机外壳内。
15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
16、1.本发明的高集成度的多光谱相机系统，其光学成像系统采用多通道复用技术，即多路子通道共用同一组探测器，因此，仅需要一片探测器即可实现多光谱成像，极大地提升了光学成像系统的复用效率和集成程度；同时有效地避免了分时测量的误差，以及有效减小了光学成像系统的体积和重量，提高了光学成像系统的稳定性和可靠性，为多光谱成像技术的发展带来了新的可能性和机遇。
17、2.本发明的高集成度的多光谱相机系统，在光学结构方面，广阔的视场角和中等大小的相对孔径在拍摄时可以捕捉更广阔的场景，并保持相对较高的光通量。这种设计能够在保持图像质量的同时提供更多的环境信息，适用于需要全面观测和分析的应用场景。同时，三片镜片结构、总长小于25mm的光学尺寸、以及镜片与镜片之间紧密化的排布，实现了多光谱相机系统的高度紧凑化和轻便化，为小型机械装备的装载提供更为便利的选择。
18、3.本发明的高集成度的多光谱相机系统，在成像效果方面，较高的mtf传递函数值能够更清晰地呈现图像中的细微细节和边缘信息，确保了成像效果的精准性和清晰度，保证了探测器有着更加宽泛的选择。
19、4.本发明的高集成度的多光谱相机系统，在光谱谱段获取方面，可以容纳多个波长的光谱谱段，意味着可以从多谱段来获取不同的图像信息，提供更为准确的光谱数据，将为研究和实际应用提供更为丰富和可靠的信息支持。
20、5.传统的多光谱相机的体积、重量较大，不利于一些小型机械装备的装载；本发明通过采用小型化的透镜，和比较少的镜片数量，以及多通道复用一个探测器的技术，从而实现多光谱相机系统的紧凑化设计，以及光路的高度集成和优化排布。采用三片镜片结构，控制光学成像系统的总长在25mm之内，多光谱相机系统整体长度尺寸在80mm(即从多光谱相机系统最前端到最远端的最大外部尺寸，这一尺寸包含了机壳的全部外部组件和接口之内)，以实现n个通道复用的目的，使得整个多光谱相机系统更为紧凑轻便，并保持高质量的成像能力。
21、6.传统的多光谱相机系统采用的是集成探测器阵列的方式，该方式每一个光谱通道对应于一组ccd，这样将会降低多光谱相机系统的集成度，并导致其复杂性。本发明采用集成微透镜阵列的方式，采用多通道复用的技术，大大提高了多光谱相机系统的集成度，降低了多光谱相机系统的复杂性，将为多光谱成像技术的应用提供更广泛的可能性和发展空间。
22、综上，本发明的高集成度的多光谱相机系统，在实现高度集成度的同时，兼具优良的成像效果，为小型平台的光学成像需求提供了切实可行的解决方案，具有广阔的市场前景和应用潜力。
1.一种高集成度的多光谱相机系统，其特征在于：包括具有n个子通道(7)的光学系统(1)、n个滤光片(2)及一组探测器(3)；
2.根据权利要求1所述的一种高集成度的多光谱相机系统，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的一种高集成度的多光谱相机系统，其特征在于：所述n个子通道(7)的光学系统(1)由三片镜片构成，每片镜片上均布加工有n个子通道(7)，三片镜片的n个子通道(7)一一相对应，三片镜片均为圆柱体形状，每个子通道(7)的口径均相同。
4.根据权利要求3所述的一种高集成度的多光谱相机系统，其特征在于：所述三片镜片由前至后紧密排布，依次为第一片镜片、第二片镜片和第三片镜片，光学成像系统的第一片镜片后表面至探测器(3)焦面的距离小于25mm。
5.根据权利要求1所述的一种高集成度的多光谱相机系统，其特征在于：每个所述子通道(7)的光学系统(1)的视场角为30°，焦距为15mm，相对孔径为1/3.5。
6.根据权利要求4所述的一种高集成度的多光谱相机系统，其特征在于：所述第一片镜片、第二片镜片和第三片镜片的厚度分别是1mm、1mm、1.5mm，第一片镜片的光学中心至第二片镜片的光学中心的距离为1mm，第二片镜片的光学中心至第三片镜片的光学中心的距离为1mm。
7.根据权利要求4所述的一种高集成度的多光谱相机系统，其特征在于：除第三片镜片相对于光线进入方向的面为非球面以外，第一片镜片、第二片镜片的两个相对面以及第三片镜片与非球面相对的面均为球面。
8.根据权利要求1所述的一种高集成度的多光谱相机系统，其特征在于：所述探测器(3)像面的表面镀有一层滤光膜。
9.根据权利要求1所述的一种高集成度的多光谱相机系统，其特征在于：探测器(3)与电路板(5)信号连接，电路板(5)固定装在相机外壳(4)内。
