[發(fā)明專利]光譜成像方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201680043412.0
• 申請(qǐng)日: 2016-07-28
• 公開（公告）號(hào): CN108291800B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 阿里爾·瑞茲;大衛(wèi)·蒙德拉維克
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 科技創(chuàng)新動(dòng)量基金（以色列）有限責(zé)任合伙公司
• 主分類號(hào): G01B9/02
• 分類號(hào): G01B9/02;G16H30/20;G16H40/63;G01J3/45;G01J3/28
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 王小東;相迎軍

本發(fā)明公開了一種用于重建對(duì)象的光譜數(shù)據(jù)的高光譜成像系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)包括：檢測(cè)器的像素矩陣；像素矩陣前方的可調(diào)色散單元；和控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)包括：控制器，所述控制器用于在n個(gè)圖像采集過程調(diào)諧色散單元以提供色散單元的n個(gè)不同的、部分重疊的光譜透射輪廓；以及控制單元，所述控制單元與檢測(cè)器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信、并配置為和可操作用于分別處理由n個(gè)圖像采集過程中的像素矩陣生成的n個(gè)圖像數(shù)據(jù)塊，每個(gè)圖像數(shù)據(jù)塊指示由像素矩陣檢測(cè)的光譜圖像，并且對(duì)應(yīng)于色散單元的不同光譜透射輪廓，所述控制單元并確定對(duì)象的重建光譜數(shù)據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域和背景技術(shù)

本發(fā)明屬于成像技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種光譜成像方法和系統(tǒng)。

光譜成像旨在提供關(guān)于像平面中每個(gè)位置處的對(duì)象的至少一些光譜信息。已經(jīng)開發(fā)出各種光譜成像技術(shù)，包括多光譜成像、高光譜成像、全光譜成像、成像光譜學(xué)或者化學(xué)成像。光譜圖像通常表示為圖像立方，是一種數(shù)據(jù)立方。

多光譜（MS）和高光譜（HS）立方可以通過多種方式獲取。一些系統(tǒng)（利用掃描式，推掃式和可調(diào)濾波器來實(shí)現(xiàn)HS成像器）依賴于對(duì)3D HS立方的ID或2D子集的多次采集，然后進(jìn)行簡(jiǎn)單重建。其他一些系統(tǒng)包括用光譜信息換算分辨率（類似于拜耳CFA）的多色傳感器，并要求空間譜重建算法[ Y.Monno, M.Tanaka 和M.Okutomi, Proceedings of IST/SPIE(EI 2012), Digital Photography VIII, Vol.8299, pp.829900-1-7, January, 2012；Y. Murakami, M. Yamaguchi, 和N. Ohyama, Hybrid-resolution multispectralimaging using color filter array,, Opt. Express 20, 7173-7183 (2012) ]。

近來，開發(fā)了幾種HS快照采集技術(shù)。其中一些是基于壓縮感測(cè)，其中HS圖像被認(rèn)為是稀疏的，并且在成像系統(tǒng)內(nèi)使用附加光學(xué)元件來壓縮數(shù)據(jù)。以下出版物中描述了這些技術(shù)：A. Stern, Compressed imaging system with linear sensors, Opt. Lett. 32,3077-3079 (2007)；A. Wagadarikar, R. John, R. Willett, 和D. Brady, Singledisperser design for coded aperture snapshot spectral imaging, Appl. Opt.47, B44-B51 (2008)；C. Li, T. Sun, K. F. Kelly 和Y. Zhang. A compressivesensing and unmixing scheme for hyperspectral data processing. IEEE_J_IP 21(3), pp. 1200-1210. 2012；M. A. Golub, M. Nathan, A. Averbuch, E. Lavi, V. A.Zheludev, 和A. Schclar, Spectral multiplexing method for digital snapshotspectral imaging, Appl. Opt. 48, 1520-1526 (2009)。

然而，這些技術(shù)需要事先了解正在成像的場(chǎng)景，并且還往往遭受低光效，并且實(shí)現(xiàn)這種技術(shù)的系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜。

對(duì)于積分場(chǎng)光譜系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的基本原理與光場(chǎng)相機(jī)類似，即光譜信息用空間分辨率換算。因此，所檢測(cè)到的光中的多個(gè)光譜帶等于分辨率劣化率。積分場(chǎng)高光譜成像技術(shù)，如透鏡陣列、光纖陣列、像切分器和微切分器，都表現(xiàn)出這種行為。另一種已知的解決方案涉及根據(jù)光柵衍射次序發(fā)散入射光的2D光柵的使用，以在傳感器上形成多個(gè)多光譜子圖像；接下來是重建算法。這種方法允許快速高光譜立方采集，但是合成圖像遭受低空間分辨率；所需的設(shè)置也不能集成到普通的攝像機(jī)中。

發(fā)明內(nèi)容