本发明属于光源设计，具体涉及一种光源设计方法、定标光源和定标系统。
背景技术：
1、目前常用的单色标定光源方案是采用卤素灯、单色仪、积分球的组合。由于卤素灯光源在不同波长下的光强差别很大，导致分离出的单波长光源辐射度有很大差别。同时，单色仪的衍射效率较低，也导致了单波长标定光源辐射度不足的现象。
2、因此，采用“卤素灯-单色仪-积分球”的标定系统无法很好的满足基于f-p滤波器的高光谱相机的标定要求，需要一个能提供不同波长且辐射强度一致的光源系统。
3、有鉴于此，提出一种光源设计方法、定标光源和定标系统是非常具有意义的。
技术实现思路
1、为了解决现有采用“卤素灯-单色仪-积分球”的标定系统无法很好的满足基于f-p滤波器的高光谱相机的标定要求的问题，本发明提供一种光源设计方法、定标光源和定标系统，以解决上述存在的技术缺陷问题。
2、第一方面，本发明提出了一种光源设计方法，该方法包括如下步骤：
3、根据光源的波段需求数量m，选择m个不同波长led芯片，所述led芯片的发光角度为θ，确定在目标面辐照度均匀的需求面积为a以及辐照度均匀性误差需求为δi；
4、将m种单颗所述led芯片分布在面积为a0＝a*b的区域，获得所需设计光源空间分布的最小单元；
5、选取所述最小单元中某一波长的所述led芯片，采用照度均匀性优化方法进行优化，直至在距离光源平面距离为d的目标平面上的区域为a1＝(x+a)*(y+b)内实现照度均匀，得到单种波长的所述led芯片的数量为n，n个所述led芯片的坐标为(xi，yi)，光源平面到目标平面的距离为d；
6、根据n个所述led芯片的坐标(xi，yi)和所述最小单元的空间分布计算其他波长的所述led芯片的坐标，完成n个所述最小单元的空间排布；以及
7、进一步计算目标面a区域内的辐照度均匀性误差δi并判断是否满足要求，如果不满足要求，则继续优化。
8、优选的，n个所述最小单元之间形成等距阵列。
9、优选的，n个所述最小单元的空间排布的形状为正方形。
10、优选的，距离光源平面距离为d的目标平面上的区域为a1＝(x+a)*(y+b)内的任意一点的照度的计算公式如下：
11、
12、其中，i0为点光源的照度，xi，yi表示第i个点光源的坐标。
13、优选的，所述照度均匀性优化方法包括光学仿真优化或目标函数优化。
14、进一步优选的，所述目标函数优化方法包括采用遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法、蚁群算法、果蝇算法或鱼群算法，得到优化后的单种波长的所述led芯片的数量n，n个所述led芯片的坐标(xi，yi)，光源平面到目标平面的距离d。
15、进一步优选的，对所述目标函数进行优化包括：
16、优化目标函数得到最大值，得到最佳的坐标(xi，yi)以及d和n的数值：
17、或
18、进一步优选的，对所述目标函数进行优化还包括：
19、优化目标函数得到最小值，得到最佳的坐标(xi，yi)以及d和n的数值：
20、f(xi,yi,n,d)＝∑(i(x,y,z)-mean(i(x,y,z)))2
21、
22、进一步优选的，还包括：
23、
24、优选的，还包括：面积为a0的区域大小根据m的数值确定，其中区域a0的面积为目标平面面积a的5％-20％。
25、优选的，还包括：采用辐射检测设备检测目标平面面积为a的目标区域的辐射度，调整每个波长的所述led芯片的工作电流，使每个波长在目标区域a内的光谱响应值保持一致。
26、第二方面，本发明实施例提供一种定标光源，包括如第一方面任意一项描述的光源设计方法设计的若干个相同的光源模块，还包括光源驱动电路，每个所述光源模块包括电路板和m个不同波长的led芯片，每个所述光源模块与所述光源驱动电路之间电性连接，每个所述光源模块排布在固定板上，所述光源驱动电路用于根据需要提供可调的驱动电流。
27、优选的，若干个所述光源模块之间的间距相等，所述光源模块之间的间距与不同波长的所述led芯片的间距一致，所述间距采用光学仿真或目标函数优化方法进行优化确定。
28、优选的，还包括控制部件，所述控制部件用于每次控制n个相同波长的所述led芯片发光，若干个所述光源模块上相同波长的所述led芯片的发光强度一致。
29、第三方面，本发明实施例提供一种定标系统，包括第二方面中任意一项描述的定标光源，还包括支架和控制系统，所述支架用于将待定标的高光谱相机的进光口固定在所述定标光源的目标面的定标区域上，所述定标光源与所述控制系统电性连接，所述控制系统用于提供不同波长的所述定标光源的驱动电流。
30、优选的，还包括检测反馈装置，所述检测反馈装置用于监控所述定标光源的波长和辐射强度，反馈给所述控制系统进定标数据更新。
31、与现有技术相比，本发明的有益成果在于：
32、(1)通过将不同波长led芯片排列在一小部分区域内，作为一个新的单一光源，将多波长led芯片的均匀性设计问题转化为单一波长光源的均匀性性问题；
33、通过光源设计，实现了多种波长光源在目标面上的均匀光强分布和不同波段的光强辐射一致。
34、(2)通过采用设计的光源，实现了同时完成高光谱相机的波长与辐射定标，提高了定标效率，降低了时间成本。
1.一种光源设计方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的光源设计方法，其特征在于，还包括：n个所述最小单元之间形成等距阵列。
3.根据权利要求2所述的光源设计方法，其特征在于，还包括：n个所述最小单元的空间排布的形状为正方形。
4.根据权利要求1所述的光源设计方法，其特征在于，距离光源平面距离为d的目标平面上的区域为a1＝(x+a)*(y+b)内的任意一点的照度的计算公式如下：
5.根据权利要求1所述的光源设计方法，其特征在于，所述照度均匀性优化方法包括光学仿真优化或目标函数优化。
6.根据权利要求5所述的光源设计方法，其特征在于，所述目标函数优化方法包括采用遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法、蚁群算法、果蝇算法或鱼群算法，得到优化后的单种波长的所述led芯片的数量n，n个所述led芯片的坐标(xi，yi)，光源平面到目标平面的距离d。
7.根据权利要求6所述的光源设计方法，其特征在于，对所述目标函数进行优化包括：
8.根据权利要求6所述的光源设计方法，其特征在于，对所述目标函数进行优化还包括：
9.根据权利要求7或8所述的光源设计方法，其特征在于，还包括：
10.根据权利要求1所述的光源设计方法，其特征在于，还包括：面积为a0的区域大小根据m的数值确定，其中区域a0的面积为目标平面面积a的5％-20％。
11.根据权利要求1所述的光源设计方法，其特征在于，还包括：采用辐射检测设备检测目标平面面积为a的目标区域的辐射度，调整每个波长的所述led芯片的工作电流，使每个波长在目标区域a内的光谱响应值保持一致。
12.一种定标光源，其特征在于，包括如权利要求1-11任意一项所述的光源设计方法设计的若干个相同的光源模块，还包括光源驱动电路，每个所述光源模块包括电路板和m个不同波长的led芯片，每个所述光源模块与所述光源驱动电路之间电性连接，每个所述光源模块排布在固定板上，所述光源驱动电路用于根据需要提供可调的驱动电流。
13.根据权利要求12所述的定标光源，其特征在于，若干个所述光源模块之间的间距相等，所述光源模块之间的间距与不同波长的所述led芯片的间距一致，所述间距采用光学仿真或目标函数优化方法进行优化确定。
14.根据权利要求12所述的定标光源，其特征在于，还包括控制部件，所述控制部件用于每次控制n个相同波长的所述led芯片发光，若干个所述光源模块上相同波长的所述led芯片的发光强度一致。
15.一种定标系统，包括权利要求12-14任意一项所述的定标光源，其特征在于，还包括支架和控制系统，所述支架用于将待定标的高光谱相机的进光口固定在所述定标光源的目标面的定标区域上，所述定标光源与所述控制系统电性连接，所述控制系统用于提供不同波长的所述定标光源的驱动电流。
16.根据权利要求15所述的定标系统，其特征在于，还包括检测反馈装置，所述检测反馈装置用于监控所述定标光源的波长和辐射强度，反馈给所述控制系统进定标数据更新。
