[發(fā)明專利]對偶編碼壓縮高光譜成像的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410060550.2
• 申請日: 2014-02-21
• 公開（公告）號: CN103808410A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴瓊海;林星;戴威
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

1.一種對偶編碼壓縮高光譜成像的裝置，包括空間調(diào)制模塊和光譜調(diào)制模塊，所述空間調(diào)制模塊包含目鏡、空間光調(diào)制器，所述光譜調(diào)制模塊包含衍射光柵、光譜調(diào)制器、帶通濾波片和CCD傳感器，其特征在于，

所述目鏡用于對場景高光譜信號進(jìn)行匯聚成像；

所述空間光調(diào)制器與所述目鏡相連，用于對高光譜信號進(jìn)行空間調(diào)制；

所述衍射光柵與所述空間光調(diào)制器相連，用于對調(diào)制后的所述高光譜信號進(jìn)行色散得到空間編碼的色散光譜；

所述光譜調(diào)制器與所述衍射光柵相連，用于對所述高光譜信號進(jìn)行光譜調(diào)制；

所述帶通濾波片與所述光譜調(diào)制器相連，用于對所述色散光譜進(jìn)行過濾；

所述CCD傳感器與所述帶通濾波片相連，用于記錄并存儲圖像。

2.如權(quán)利要求1所述的對偶編碼壓縮高光譜成像的裝置，其特征在于，在單曝光時(shí)間內(nèi)協(xié)同變化所述空間光調(diào)制器和所述光譜調(diào)制器的圖案以將所述對偶編碼的三維高光譜數(shù)據(jù)編碼到所述CCD傳感器所采集到的圖像中，并通過調(diào)整所述空間光調(diào)制器和所述光譜調(diào)制器的圖案變化方式獲得不同的空域‐光調(diào)制函數(shù)，以根據(jù)所述空域‐光調(diào)制函數(shù)調(diào)整采集模式，所述采集模式包括：可編程空變?yōu)V波模式、多路復(fù)用高光譜成像模式和壓縮高光譜成像模式。

3.如權(quán)利要求2所述的對偶編碼壓縮高光譜成像的裝置，其特征在于，所述空域‐光譜調(diào)制函數(shù)m(x,λ)由所述空間光調(diào)制器和所述光譜調(diào)制器決定，所述CCD傳感器的圖像函數(shù)i(x)由所述空域‐光譜調(diào)制函數(shù)m(x,λ)和高光譜數(shù)據(jù)函數(shù)h(x,λ)在光譜維度域Ω_λ上的積分所獲得，所述圖像函數(shù)i(x)通過如下公式表示，所述公式為，

i(x)=∫Ωλ(x,λ)m(x,λ)dλ,]]>

其中，i(x)為所述圖像函數(shù)，m(x,λ)為空域‐光譜調(diào)制函數(shù)，h(x,λ)為高光譜數(shù)據(jù)函數(shù)，Ω_λ為光譜維度域，λ為波長。

4.如權(quán)利要求3所述的對偶編碼壓縮高光譜成像的裝置，其特征在于，對所述圖像函數(shù)進(jìn)行離散化可得到如下公式，所述公式為，

i=Φh，

其中，i為傳感器圖像像素測量值的向量化，Φ為調(diào)制矩陣，h為高光譜數(shù)據(jù)矩陣的向量化。

5.如權(quán)利要求2所述的對偶編碼壓縮高光譜成像的裝置和方法，其特征在于，通過采集數(shù)據(jù)矩陣中紅色、藍(lán)色、綠色波長的Bayer濾波器，并利用所述Bayer濾波器的響應(yīng)函數(shù)得到像素調(diào)制函數(shù)，以由所述像素調(diào)制函數(shù)將所述采集模式調(diào)整為可編程空變?yōu)V波模式，所述像素調(diào)制函數(shù)通過如下公式表示，

m(x_k,λ)=f_k(λ)，

其中，f_k(λ)為所述Bayer濾波器的相應(yīng)函數(shù)，m(x_k,λ)為所述像素調(diào)制函數(shù)。

6.如權(quán)利要求2所述的對偶編碼壓縮高光譜成像的裝置，其特征在于，所述空間光調(diào)制器按順序曝光每一個(gè)通道以采集相應(yīng)的光譜濾波器的數(shù)據(jù)f_k，根據(jù)所述光譜濾波器的數(shù)據(jù)f_k將所述采集模式調(diào)整為多路復(fù)用高光譜成像模式所述光譜濾波器的數(shù)據(jù)f_k采用Hadamard復(fù)用的方式提高光通量，對于低空間分辨率的高光譜數(shù)據(jù)矩陣通過對每個(gè)大像素單元求逆Hadamard矩陣的方法恢復(fù)。