[發(fā)明專利]基于稀疏孔徑壓縮計算關(guān)聯(lián)的主動高光譜成像系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310418430.0
• 申請日: 2013-09-13
• 公開（公告）號: CN103453993A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫志斌;俞文凱;代斌;劉雪峰;翟光杰;楊震;孟新
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心
• 主分類號: G01J3/447
• 分類號: G01J3/447
• 代理公司: 北京法思騰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;王敬波

1.一種基于稀疏孔徑壓縮計算關(guān)聯(lián)的主動高光譜成像系統(tǒng)，其特征在于，包括偏振光源發(fā)射單元（20）、擴束透鏡（19）、第四準直透鏡（18）、隨機光學(xué)調(diào)制單元（17）、稀疏孔徑單元、自由空間準直單元、光束反射單元、束斑合成單元（13）、第一透鏡（14）、偏振光分束器（15）、全反射鏡（16）、光擴束準直單元（21）、光譜分光單元（22）、會聚收光單元（23）、陣列光探測器（24）和壓縮計算關(guān)聯(lián)模塊（25）；其中，所述稀疏孔徑單元包括至少三個子望遠鏡透鏡，所述自由空間準直單元包括至少三個準直透鏡，所述光束反射單元包括至少三個反射鏡組；一子望遠鏡透鏡、一準直透鏡、一反射鏡組形成一條光路；

所述偏振光源發(fā)射單元（20）所發(fā)出的偏振光經(jīng)擴束透鏡（19）擴束、第四準直透鏡（18）準直后照射到所述隨機光學(xué)調(diào)制單元（17）；所述隨機光學(xué)調(diào)制單元（17）加載隨時間變化的散斑以對偏振光進行隨機相位調(diào)制，調(diào)制后的偏振光經(jīng)全反射鏡（16）反射到達所述偏振光分束器（15），接著依次透過第一透鏡（14）、束斑合成單元（13）、光束反射單元、自由空間準直單元、稀疏孔徑單元傳播到待測物體上；待測物體反射所接收到的偏振光，反向傳播通過稀疏孔徑單元、自由空間準直單元、光束反射單元，到達所述束斑合成單元（13），在所述束斑合成單元（13）上實現(xiàn)稀疏孔徑直接成像，然后通過第一透鏡（14）將稀疏孔徑直接成像映射到偏振光分束器（15），所述偏振光分束器（15）將所接收到的光折射到所述光擴束準直單元（21），經(jīng)擴束準直后到達光譜分光單元（22）；所述光譜分光單元（22）將光譜分光后產(chǎn)生的不同波長的光場強度信號通過會聚收光透鏡單元（23）聚焦到線陣光探測器（24），所述線陣光探測器（24）采集不同波長的光信號，獲取不同波長的測量數(shù)向量；所述隨機光學(xué)調(diào)制單元（17）和線陣光探測器（24）之間同步；計算出加載在所述隨機光學(xué)調(diào)制單元（17）上的隨時間變化的調(diào)制散斑光場傳播到物體表面上的光場分布，以得到最終測量矩陣，將所述最終測量矩陣與多個同步周期內(nèi)測量得到的測量數(shù)向量傳輸?shù)剿鰤嚎s計算關(guān)聯(lián)模塊（25），由該模塊通過壓縮感知計算關(guān)聯(lián)算法重構(gòu)反射物體的高光譜圖像。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于稀疏孔徑壓縮計算關(guān)聯(lián)的主動高光譜成像系統(tǒng)，其特征在于，所述稀疏孔徑單元包括第一子望遠鏡透鏡（1）、第二子望遠鏡透鏡（2）和第三子望遠鏡透鏡（3）；所述自由空間準直單元包括第一準直透鏡（4）、第二準直透鏡（5）和第三準直透鏡（6）；所述光束反射單元包括由第一反射鏡（7）、第二反射鏡（8）組成的第一反射鏡組，由第三反射鏡（9）、第四反射鏡（10）組成的第二反射鏡組，由第五反射鏡（11）、第六反射鏡（12）組成的第三反射鏡組；

所述第一子望遠鏡透鏡（1）、第一準直透鏡（4）、第一反射鏡組形成第一光路，所述第二子望遠鏡透鏡（2）、第二準直透鏡（5）、第二反射鏡組形成第二光路，所述第三子望遠鏡透鏡（3）、第三準直透鏡（6）、第三反射鏡組形成第三光路。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于稀疏孔徑壓縮計算關(guān)聯(lián)的主動高光譜成像系統(tǒng)，其特征在于，所述稀疏孔徑單元中的各個子望遠鏡透鏡的空間組合方式包括：小孔徑望遠鏡陣列或Golay-6或Golay-9或環(huán)形或環(huán)面或三壁。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于稀疏孔徑壓縮計算關(guān)聯(lián)的主動高光譜成像系統(tǒng)，其特征在于，所述空間準直單元中的各個準直透鏡的空間組合方式包括：準直透鏡陣列組或反射式準直鏡。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于稀疏孔徑壓縮計算關(guān)聯(lián)的主動高光譜成像系統(tǒng)，其特征在于，所述偏振光分束器（15）包括起偏器、檢偏器、四分之一玻片和偏振棱鏡，用于對單色光或連續(xù)譜光源實現(xiàn)單方向全部或部分反射，入射方向全部或部分透射；實現(xiàn)紫外光、可見光、近紅外和紅外光波段的偏振光的分束功能。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于稀疏孔徑壓縮計算關(guān)聯(lián)的主動高光譜成像系統(tǒng)，其特征在于，所述隨機光學(xué)調(diào)制單元（17）用于實現(xiàn)相位調(diào)制，以模擬出負指數(shù)分布的散斑光場；所述隨機光學(xué)調(diào)制單元（17）采用包括毛玻璃、液晶光閥在內(nèi)的空間光調(diào)制器實現(xiàn)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于稀疏孔徑壓縮計算關(guān)聯(lián)的主動高光譜成像系統(tǒng)，其特征在于，所述偏振光源發(fā)射單元（20）采用紫外或可見光或近紅外或紅外光波段的偏振光源。