[發明專利]壓縮光譜成像系統測量矩陣的獲取方法

有效

• 申請號: 201410161282.3
• 申請日: 2014-04-22
• 公開（公告）號: CN103954357A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 韓申生;陳喆;吳建榮
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J1/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

1.一種壓縮光譜成像系統測量矩陣的獲取方法，特別是一種基于隨機波前相位調制的壓縮光譜成像系統的測量矩陣的獲取方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

步驟1：基于隨機波前相位調制的壓縮感知光譜成像系統由前置成像物鏡（2）、空間隨機相位調制器（4）、光電探測器（6）以及計算機（7）構成，所述的前置成像物鏡（2）將物面（1）成像于第一成像面（3）上；在物面（1）前，加入寬帶熱光源（8）；在寬帶熱光源（8）與物面（1）之間，加入光譜濾波裝置（9），所述光譜濾波裝置（9）將待測量的波段劃分為L個連續譜段，分別為譜段1，譜段2，…，譜段L，其中L>1的正整數，在第一成像面（3）上放置針孔光闌（10），所述針孔光闌（10）透光口徑為D，固定在一個電動平移臺上，電動平移臺通過數據線與計算機相連；在隨機波前相位調制器（4）和光電探測器（6）之間加入放大成像透鏡（12）；將第一成像面（3）劃分為N×N個面元，N為大于1的自然數，面元的大小為D，與所述的針孔光闌（10）的透光口徑相同，面元按順序編號為：(1,1),(1,2)...(1,N);...;(N,1),(N,2)...(N,N)；將所述的光電探測器（6）上的n×m個像素按順序編號為(1,1),(1,2)...(1,m);...;(n,1),(n,2)...(n,m)，光電探測器（6）測得的光強分布為S=S(x,y)，其中x=1,2...m;y=1,2...n；

步驟2：令s=1；

步驟3：調整光譜濾波裝置（9）的狀態，生成譜段s對應的窄帶光；

步驟4：選擇距離Δ，使第一成像面（3）上水平及豎直間距為Δ的兩個面元發出的光對應的光強分布S=S(x,y)、S′=S′(x,y)的歸一化強度關聯函數的最大值大于或等于0.5，通過下式計算歸一化強度關聯函數：

xcor(x,y)=Σi=14m+134mΣj=14n+134nS(i+x,j+y)S′(i,j)Σi=14m+134mΣj=14n+134nS2(i+x,j+y)Σi=14m+134mΣj=14n+134nS′2(i,j)]]>

其中，-14m≤x≤14m,-14n≤y≤14n;]]>

步驟5：初始化i,j，使i=1,j=1

步驟6：將針孔定位于面元i,j處，用光電探測器（6）記錄探測面（5）上的光強分布S_i,j(x,y)；

步驟7：若j+k≤N，保持i不變，使j=j+k，回到步驟6繼續進行數據測量；若j+k>N，使j=1，進入步驟8；

步驟8：若i+k≤N，使i=i+k，回到步驟6繼續進行數據測量；若i+k>N，則進入步驟9；

步驟9：對測得的數據進行處理，得到測量矩陣的第(s-1)×N²+1列到第(s-1)×N²+N²列；

步驟10：若s+1≤L，令s=s+1，回到步驟3，繼續獲取測量矩陣的其他列。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述的數據處理步驟的過程如下：

（A）：預先選定光電探測器上的M個像元，編號分別為(x₁,y₁),(x₂,y₂)...(x_M,y_M)，1≤M≤m×n，且這M個像元的位置可以任意選擇；初始化i′,j′，使i′=1,j′=1；

（B）：由i′,j′,k求出使i=1+qk，j=1+pk，用S_i,j(x,y)、S_i,j+k(x,y)、S_i+k,j(x,y)以及S_i+k,j+k(x,y)計算出：

其中τ是光電探測器（6）的像元大小，z₁是第一成像面（3）到空間隨機相位調制器（4）的距離，z₂是空間隨機相位調制器（4）到所述放大成像透鏡（12）的物面的距離，α是所述放大成像透鏡（12）的放大倍率；而后用下式

Si′,j′(x,y)=k-|i′-i|k×k-|j′-j|k+Si′,j′,1(x,y)+k-|i′-i|k×k-|j′-j-k|k×Si′,j′,2(x,y)+k-|i′-i-k|k×k-|j′-j|k×Si′,j′,3(x,y)+k-|i′-i-k|k×k-|j′-j-k|k×Si′,j′,4(x,y)]]>

計算出面元i′,j′對應的光強分布S_i′,j′=S_i′,j′(x,y)；

（C）：將S_i′,j′=S_i′,j′(x,y)在(x₁,y₁),(x₂,y₂)...(x_M,y_M)這M個位置的值S_i′,j′(x₁,y₁),S_i′,j′(x₂,y₂),...,S_i′,j′(x_M,y_M)按先行后列的順序排列成一個列向量，得到測量矩陣的第(s-1)×N²+(i′-1)×N+j′列；

（D）：若j′+1≤N，保持i′不變，使j′=j′+1，回到（B）繼續進行數據處理；若j′+1>N，使j′=1，進入下一步；

（E）：若i′+1≤N，使i′=i′+1，回到（B）繼續進行數據處理；若i′+1>N，則數據處理完成，得到測量矩陣的(s-1)×N²+1列到第(s-1)×N²+N²列。