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Lo scanner da noi sviluppato per la misurazione di immagini spettrali, è costituito da una camera digitale con CCD matriciale monocromatico, accoppiata ad uno spettrometro che a sua volta si accoppia ad un obiettivo. La vista esplosa della catena ottica è mostrata in Fig. 1 dove è possibile notare sia il soggetto da riprendere sia il CCD della camera digitale. L’obiettivo del sistema focalizza un’area della scena sul piano della fenditura d’ingresso dello spettrometro, ma solo la luce riflessa dalla striscia coniugata con i punti della fenditura d’ingresso entrerà nello spettrometro. La luce entrante è dispersa dallo spettrometro lungo una direzione perpendicolare all’asse ottico e rifocalizzata sul sensore della camera digitale parallelamente alle righe di pixel del sensore. Lo spettrometro ha un rapporto d’ingrandimento 1:1, quindi l’immagine della fenditura d’ingresso focalizzata sul sensore ha dimensioni identiche. La lunghezza della fenditura d’ingresso dello spettrometro è generalmente uguale a quella del formato del CCD della camera digitale, anche se ciò non è necessariamente obbligatorio. Nel nostro caso la fenditura d’ingresso è lunga 8.8 mm e alta 25 microns, identica alla lunghezza del CCD da 2/3”. La posizione dell’immagine della fenditura dello spettrometro sul sensore dipende dalla lunghezza d’onda della luce come mostrato in Fig.2. Fig. 2 – Posizione dell’immagine della fenditura d’ingresso sul sensore dovuta alla lunghezza d’onda della luce Se la luce entrante nella fenditura dello spettrometro è rossa otterremo, per esempio, una striscia rossa luminosa lungo le righe di pixel del sensore, localizzate nella parte superiore del CCD, se invece la luce fosse blu otterremmo una striscia blu nella parte inferiore mentre per la luce verde la striscia sarà sulle righe centrali. Se nella fenditura entrasse luce bianca, il sensore sarebbe tutto illuminato con i colori dell’iride distribuiti dall’alto verso il basso. Si può così capire che l’acquisizione di un “frame” della camera digitale equivale alla cattura simultanea di tante immagini della fenditura d’ingresso quante sono le lunghezze d’onda significative della luce entrante. Se ora consideriamo che sulla fenditura d’ingresso è focalizzata una sottile striscia del soggetto che vogliamo riprendere, possiamo dire che l’acquisizione di un “frame” della camera digitale consente di catturare tante immagini della striscia del soggetto quante sono le lunghezze d’onda significative in cui è scomposta la luce da parte dello spettrometro. Dunque, le righe di pixel del CCD forniscono l’informazione 13
spaziale della scena mentre le colonne del CCD forniscono l’informazione spettrale relativa ad ogni pixel della striscia catturata. Lo scanner cattura l’immagine spettrale di una piccola striscia della scena, ogni volta che il sistema acquisisce un “frame” della camera digitale. Per acquisire un’intera immagine occorre acquisire in successione le immagini spettrali di un certo numero di strisce. Il sistema di ripresa deve quindi scorrere lungo una determinata direzione per consentire l’acquisizione ordinata delle immagini spettrali di più strisce della scena. Inoltre, se è richiesta un’elevata risoluzione spaziale, sarà necessario riprendere separatamente diverse parti dell’immagine e procedere successivamente alla sua ricomposizione con programmi in grado di ricostruire il mosaico. Vogliamo concludere questo paragrafo riassumendo le caratteristiche del nostro scanner dicendo che si tratta di uno spettrofotometro a singolo raggio a molti canali spaziali e spettrali. Fig. 3 – Dettagli della piastra rigida su cui sono fissati i componenti optoelettronici 3. Descrizione dello strumento Lo strumento si può considerare composto di tre parti: la parte optoelettronica che cattura la luce e la trasforma in segnali elettrici, la parte meccanica destinata alla movimentazione della parte optoelettronica e la parte informatica che acquisisce i segnali e li converte in immagini. I dettagli della parte optoelettronica sono mostrati in Fig. 3. Essa è formata dall’obiettivo, dallo spettrometro e dalla camera digitale accoppiati rigidamente e dal sistema di illuminazione formato da due lampade alogene la cui luce è 14
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