[發明專利]一種編碼孔徑光譜成像系統

有效

• 申請號: 201610164706.0
• 申請日: 2016-03-22
• 公開（公告）號: CN105675136B
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 馬翠;林慧;張國棟;杜如虛
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G06T9/00
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 張全文

本發明適用于光譜成像技術領域，提供了一種編碼孔徑光譜成像系統，包括：所述系統包括前置成像系統，數字微鏡，準直系統，反射光柵，微透鏡陣列和探測器，所述微透鏡陣列包括多塊微透鏡，每塊微透鏡上的濾光層的濾光波段不同，所述前置成像系統將待測物體成像在所述數字微鏡上，編碼調制后的圖像經所述準直系統入射到所述反射光柵進行分光，分光后得到空間光譜的混合圖像，再經過帶有濾光功能的所述微透鏡陣列得到多個圖像，所述探測器同時接收所述多個圖像，并對所述多個圖像進行融合解碼，得到所述待測物體的光譜信息。本發明在保持系統單次快速測量的同時，大大提高了系統的空間分辨率。

技術領域

本發明屬于光譜成像技術領域，尤其涉及一種編碼孔徑光譜成像系統。

背景技術

成像光譜技術是成像技術和光譜技術有機結合而成的，能夠在探測物體空間特征信息的同時得到空間像元色散形成的光譜信息，可以進行定性、定量、定位檢測。常見的光譜成像系統有濾光片型、光柵型、干涉型等等，一般都是通過推掃或揮掃的方式獲得三維光譜圖像信息，分辨率較高，但光通量小，采集時間長，且具有移動部件，因此對移動部件的穩定性要求也極高。之后又出現了液晶可調濾光、聲光可調型成像光譜儀，沒有移動部件，波長掃描切換快，但光通量較小，信噪比低。

為了提高光通量，編碼孔徑快照光譜成像(Coded Aperture Snapshot SpectralImaging，CASSI)系統被提出，其利用壓縮感知的方法，可以從單次測量的二維數據重構得到三維數據立方體，可以實時獲取數據，具有光通量大，采集時間短，光譜分辨率較高等特點，非常適用于動態特征的識別檢測。然而，在該系統中，數據的解碼方法是以犧牲一定的空間信息來獲取光譜信息的，存在空間分辨率低的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供了一種編碼孔徑光譜成像系統，以解決現有的碼孔徑快照光譜成像系統空間分辨率低的問題。

本發明實施例提供了一種編碼孔徑光譜成像系統，所述系統包括前置成像系統，數字微鏡，準直系統，反射光柵，微透鏡陣列和探測器，所述微透鏡陣列包括多塊微透鏡，每塊微透鏡上的濾光層的濾光波段不同，

所述前置成像系統將待測物體成像在所述數字微鏡上，編碼調制后的圖像經所述準直系統入射到所述反射光柵進行分光，分光后得到空間光譜的混合圖像，再經過帶有濾光功能的所述微透鏡陣列得到多個圖像，所述探測器同時接收所述多個圖像，并對所述多個圖像進行融合解碼，得到所述待測物體的光譜信息。

本發明實施例采用多通道濾光微透鏡陣列，得到多個圖像，并對多個圖像進行融合解碼，在保持系統單次快速測量的同時，大大提高了系統的空間分辨率。同時，在進行融合解碼時采用分塊處理的方式，可降低算法的時間復雜度。相比于現有技術，本發明實施例的采集和計算時間短，空間分辨率高，且系統沒有移動部件，結構緊湊，尺寸小。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明實施例提供的編碼孔徑光譜成像系統的結構圖；

圖2是本發明實施例提供的微透鏡陣列示例圖；

圖3是本發明實施例提供的分塊解碼示意圖；

圖4是本發明實施例提供的系統光路仿真示意圖；

圖5是現有技術提供的仿真使用的原始圖像和編碼圖像；

圖6是現有技術提供的采用單個寬波段檢測圖像解碼得到的部分光譜圖像；

圖7是本發明實施例提供的采用3個子波段檢測圖像解碼得到的部分光譜圖像。