[發明專利]光譜成像系統、成像設備及數據處理方法

有效

• 申請號: 201710106369.4
• 申請日: 2017-02-24
• 公開（公告）號: CN106768336B
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 徐昊
• 申請（專利權）人: 中國科學院寒區旱區環境與工程研究所
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J3/02
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙)11371
• 代理人: 蘇勝

1.一種光譜成像系統，其特征在于，包括第一透鏡組、阿達瑪模板、第二透鏡組、色散裝置、面陣光電檢測器以及微控制器，所述第一透鏡組、阿達瑪模板、第二透鏡組、色散裝置、面陣光電檢測器依次設置，所述面陣光電檢測器與所述微控制器電連接；

所述第一透鏡組用于將入射的第一信號光準直并聚焦到所述阿達瑪模板；

所述阿達瑪模板用于在控制機構的驅動下對入射到該阿達瑪模板的所述第一信號光進行編碼形成第二信號光；

所述第二透鏡組用于將由所述阿達瑪模板出射的所述第二信號光壓縮為與所述面陣光電檢測器匹配的第三信號光；

所述色散裝置用于對由所述第二透鏡組出射的所述第三信號光進行色散分光處理形成按波長分散開的第四信號光；

所述面陣光電檢測器用于接收所述色散裝置出射的所述第四信號光，將所述第四信號光轉化為電信號發送至所述微控制器；

所述微控制器用于處理接收到的所述電信號得到成像光譜數據；

其中，所述微控制器用于處理接收到的所述電信號得到成像光譜數據包括：根據接收到的所述電信號，得到第一編碼數據；根據預設的第一編碼序列對所述第一編碼數據進行解碼得到光譜成像數據；所述第一編碼序列與所述光譜成像系統中的阿達瑪模板對應；

其中，所述光譜成像系統中的面陣光電檢測器為A×B的陣列光電檢測器，所述阿達瑪模板為使用N階S循環矩陣構建的一維循環模板，所述根據預設的第一編碼序列對所述第一編碼數據進行解碼得到光譜成像數據包括：

根據公式：X_(A,B,N)＝S^-1·Y_(A,B,N)得到解碼后的第一解碼數據，其中，X_(A,B,N)表示所述第一解碼數據，S表示由所述阿達瑪模板對應的N個編碼序列構成的矩陣，Y_(A,B,N)表示所述第一編碼數據；

根據公式：λ_a＝λ₀+k·a+w·(a-1)將第一解碼數據X_(A,B,N)轉換為光譜成像數據X_(λ,B,N)，其中，λ_a表示所述面陣光電檢測器的第a+1列像元對應的波長，a為1至A-1的整數，λ₀表示預設的所述面陣光電檢測器的第1列像元對應的波長，k表示預設的所述面陣光電檢測器的第1列像元對應的光譜寬度值，w表示預設的隨著所述面陣光電檢測器的像元列數的增加對應的光譜寬度的變化值。

2.根據權利要求1所述的光譜成像系統，其特征在于，所述色散裝置包括入射狹縫、準光鏡、色散元件以及聚光鏡，所述第二透鏡組出射的所述第三信號光入射到所述入射狹縫，通過所述入射狹縫的所述第三信號光經所述準光鏡準直后入射到所述色散元件，經所述色散元件色散后形成所述第四信號光，所述第四信號光經所述聚光鏡按波長聚焦到所述面陣光電檢測器的表面。

3.根據權利要求1所述的光譜成像系統，其特征在于，所述阿達瑪模板為一維循環編碼模板，其序列由循環S矩陣生成，所述一維循環編碼模板用于對所述第一信號光進行編碼生成所述第二信號光。

4.根據權利要求1所述的光譜成像系統，其特征在于，所述面陣光電檢測器為面陣灰度光電檢測器。

5.根據權利要求1所述的光譜成像系統，其特征在于，所述成像光譜數據包括三個維度的信息，其中，第一維度的像素數由所述阿達瑪模板的編碼位數決定，第二維度的像素數由所述面陣光電檢測器的第一方向的像元數決定，第三維度的單元數由所述面陣光電檢測器的第二方向的像元數決定。

6.根據權利要求1所述的光譜成像系統，其特征在于，所述第一信號光的光譜范圍包括紫外至紅外波段內的任意波段。

7.一種成像設備，其特征在于，包括權利要求1-6中任一項所述的光譜成像系統。