[發明專利]一種高光譜光場的快照式成像系統以及重建算法

有效

• 申請號: 201710457226.8
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN107064005B
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 熊志偉;李惠群;劉東;吳楓
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/63;G06T7/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

1.一種高光譜光場的快照式成像系統，其特征在于，所述快照式成像系統包括：分束器、控制器、第一觀測通道以及第二觀測通道；

所述分束器用于將場景的入射光線分為兩路，分別進入到所述第一觀測通道以及所述第二觀測通道；

所述第一觀測通道以及所述第二觀測通道用于分別獲取場景的觀測結果；

所述控制器用于根據獲取的所述觀測結果以及高光譜光場信號中角度維度和光譜維度的相關性重建五維高光譜光場。

2.根據權利要求1所述的快照式成像系統，其特征在于，在入射光線傳播方向上，所述第一觀測通道依次包括：物鏡、編碼光圈、中繼透鏡、色散棱鏡以及第一成像器；

所述第一觀測通道用于通過所述編碼光圈和所述色散棱鏡對所述場景的光譜信息進行壓縮采樣和編碼。

3.根據權利要求1所述的快照式成像系統，其特征在于，在入射光線傳播方向上，所述第二觀測通道依次包括：主透鏡、微透鏡陣列以及第二成像器；

所述第二觀測通道用于通過所述微透鏡陣列捕獲RGB光場；其中，所述RGB光場包含所述場景的角度信息。

4.根據權利要求1所述的快照式成像系統，其特征在于，所述分束器用于將原始高光譜光場信號按照1:1的比例分成兩路，分別進入所述第一觀測通道以及所述第二觀測通道，進入所述第一觀測通道的第一路光信號和進入所述第二觀測通道的第二路光信號相同。

5.根據權利要求3所述的快照式成像系統，其特征在于，所述控制器用于通過RGB光場訓練三個過完備的四維字典，則各個譜帶的四維光場用所述三個過完備的四維字典分別稀疏表示，利用場景在光譜維度和角度維度的相關性求解稀疏優化問題，重建所述五維高光譜光場。

6.一種高光譜光場的重建算法，用于如權利要求1-5任一項所述的快照式成像系統，其特征在于，所述重建算法包括：

通過第一觀測通道以及第二觀測通道分別獲取場景的觀測結果；

根據獲取的所述觀測結果以及高光譜光場信號中角度維度和光譜維度的相關性重建五維高光譜光場。

7.根據權利要求6所述的重建算法，其特征在于，所述通過第一觀測通道以及第二觀測通道獲取場景的觀測結果包括：

將所述場景的入射光線通過分束器分為兩路，分別進入到所述第一觀測通道以及所述第二觀測通道；

通過所述第一觀測通道中的編碼光圈和色散棱鏡對所述場景的光譜信息進行壓縮采樣和編碼，通過所述第二觀測通道中的微透鏡陣列捕獲RGB光場；

其中，所述RGB光場包含所述場景的角度信息。

8.根據權利要求7所述的重建算法，其特征在于，通過所述第一觀測通道中的編碼光圈和色散棱鏡對所述場景的光譜信息進行壓縮采樣和編碼，通過所述第二觀測通道中的微透鏡陣列捕獲RGB光場包括：

原始高光譜光場信號經過分束器按照1:1的比例分成兩路，分別進入所述第一觀測通道以及所述第二觀測通道，進入所述第一觀測通道的第一路光信號和進入所述第二觀測通道的第二路光信號相同；

所述第一觀測通道利用編碼函數對所述第一路光信號進行編碼，得出經過編碼之后的光譜信號；

將所述第一路光信號經過編碼后的光譜信號中預設譜段的信號平移，得出色散之后的光譜信號；

在所述第一路光信號與所述第二路光信號同時曝光的條件下，通過所述第一觀測通道獲取第一路觀測結果，通過所述第二觀測通道獲取第二路觀測結果。

9.根據權利要求6所述的重建算法，其特征在于，所述根據獲取的所述觀測結果以及高光譜光場信號中角度維度和光譜維度的相關性重建高光譜光場圖像包括：

通過RGB光場訓練三個過完備的四維字典，則各個譜帶的四維光場用所述三個過完備的四維字典分別稀疏表示；

利用場景在光譜維度和角度維度的相關性求解稀疏優化問題，重建所述五維高光譜光場。