[發明專利]一種基于散射介質的超分辨光譜成像系統及方法

有效

• 申請號: 201710692976.3
• 申請日: 2017-08-14
• 公開（公告）號: CN107907483B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 宮睿;王劍南;朱磊;劉杰濤;郭成飛
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25;G01N21/01
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 劉長春

1.一種基于散射介質的超分辨光譜成像系統，其特征在于，包括：標定支路(A)、待測支路(B)、散射介質(4)、透鏡(5)及探測器(6)；所述散射介質(4)、所述透鏡(5)及所述探測器(6)依次串行連接；其中，

在光源標定階段，所述散射介質(4)與所述標定支路(A)連接，用于接收由所述標定支路(A)產生的點光源標定信號并對所述點光源標定信號進行編碼處理形成第一光束；

在采集階段，所述散射介質(4)與所述待測支路(B)連接，用于接收由所述待測支路(B)產生的待測信號光并對所述待測信號光進行編碼處理形成第二光束；

所述透鏡(5)用于對所述第一光束或所述第二光束進行成像，形成散斑圖；

所述探測器(6)用于接收所述散斑圖；

所述標定支路(A)包括光源模塊(1)、第一準直擴束系統(2)和針孔(3)，所述光源模塊(1)、所述第一準直擴束系統(2)和所述針孔(3)依次串行連接且所述針孔(3)與所述散射介質(4)連接；所述待測支路(B)包括待測光源(7)、第二準直擴束系統(8)和目標(9)，所述待測光源(7)、第二準直擴束系統(8)和目標(9)依次串行連接且所述目標(9)與所述散射介質(4)連接。

2.根據權利要求1所述的超分辨光譜成像系統，其特征在于，所述光源模塊(1)和所述待測光源(7)均為非相干光光源，且所述待測光源(7)的光譜范圍包含于所述光源模塊(1)的光譜范圍。

3.根據權利要求1所述的超分辨光譜成像系統，其特征在于，所述第一準直擴束系統(2)與所述第二準直擴束系統(8)結構相同，均包括第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡，所述第一透鏡、所述第二透鏡和所述第三透鏡的光軸重合。

4.根據權利要求3所述的超分辨光譜成像系統，其特征在于，所述光源模塊(1)、所述待測光源(7)均位于所述第一透鏡的焦距處。

5.根據權利要求1所述的超分辨光譜成像系統，其特征在于，所述散射介質(4)為各向同性介質。

6.根據權利要求5所述的超分辨光譜成像系統，其特征在于，所述散射介質為厚度為80±25微米的氧化鋅。

7.一種基于散射介質的超分辨光譜成像方法，適用于權利要求1～6任一項所述的超分辨光譜成像系統，其特征在于，所述方法包括：

步驟1：搭建標定支路；

步驟2：對光源模塊的光譜范圍進行掃描以得到系統的光譜點擴散函數；

步驟3：搭建待測支路；

步驟4：采集待測光源下攜帶目標信息的散斑圖；

步驟5：將所述待測支路中的目標替換為所述標定支路的針孔，測量所述待測光源下系統的第一點擴散函數；

步驟6：根據壓縮感知理論對所述光譜點擴散函數進行光譜重建，并利用所述散斑圖和所述第一點擴散函數進行去卷積操作以實現對目標的成像。

8.根據權利要求7所述的超分辨率光譜成像方法，其特征在于，在步驟1之前，還包括：

步驟X：根據攜帶目標信息的所述待測光源的光譜范圍及光譜分辨率確定所述光源模塊待標定的光譜范圍及步長；

相應地，步驟2包括：

步驟21：根據所述步長，調整所述光源模塊，使其依次輸出以步長為間隔的中心波長；

步驟22：使用探測器對每個中心波長的光對應的強度分布圖進行采集，得到不同中心波長的第二點擴散函數；

步驟23：將不同中心波長的所述第二點擴散函數組合形成所述光譜點擴散函數。