[發(fā)明專利]壓縮光譜成像系統(tǒng)、重建方法、裝置及終端設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711268493.7
• 申請(qǐng)日: 2017-12-05
• 公開（公告）號(hào): CN108225561B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬翠;林慧;張國(guó)棟;杜如虛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): G01J3/28
• 分類號(hào): G01J3/28;G01N21/01
• 代理公司: 深圳中一專利商標(biāo)事務(wù)所 44237
• 代理人: 官建紅

1.一種壓縮光譜成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括探測(cè)光源，所述探測(cè)光源照射到待測(cè)物體上得到反射光，沿著所述反射光的傳播方向依次包括分光光柵、數(shù)字微鏡、合光光柵和探測(cè)器；其特征在于，所述數(shù)字微鏡用于對(duì)照射到所述數(shù)字微鏡的光進(jìn)行編碼；

所述系統(tǒng)還包括計(jì)算和控制單元，分別連接所述探測(cè)器和所述數(shù)字微鏡，所述計(jì)算和控制單元用于：

確定所述數(shù)字微鏡一個(gè)正弦編碼圖形所占編碼像素?cái)?shù)目N，及多個(gè)循環(huán)分布的所述正弦編碼圖形的編碼像素初始點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所述探測(cè)器的像素位置(m,n₀)；

將具有不同周期和不同相位值的所述正弦編碼圖形寫入所述數(shù)字微鏡；

接收所述探測(cè)器在所述正弦編碼圖形的周期取不同值，并針對(duì)不同周期，改變所述正弦編碼圖形的相位值得到的多個(gè)光譜圖像；

分別組合所述探測(cè)器上每個(gè)像素點(diǎn)的多個(gè)所述光譜圖像，重建所述反射光的原始光譜圖像。

2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述探測(cè)器的像素與所述數(shù)字微鏡的編碼像素對(duì)應(yīng)，所述探測(cè)器的像素位置(m,n)對(duì)應(yīng)的所述正弦編碼圖形的編碼函數(shù)為其中，為相位值；N為一個(gè)所述正弦編碼圖形所占的編碼像素?cái)?shù)目，對(duì)應(yīng)分光光柵分光后波段所占像素?cái)?shù)目，為正整數(shù)；u為傅里葉系數(shù)，為小于N的整數(shù)；k+1為所述正弦編碼圖形的編碼像素位置，對(duì)應(yīng)分光后波段的編碼像素位置，為小于N的整數(shù)；Δn為像素位置(m,n)與像素位置(m,n₀)之間的像素偏移。

3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述分光光柵之前還包括第一準(zhǔn)直鏡組，所述分光光柵和數(shù)字微鏡之間還包括第一聚焦鏡組，所述數(shù)字微鏡和合光光柵之間還包括第二準(zhǔn)直鏡組，所述合光光柵和探測(cè)器之間還包括第二聚焦鏡組。

4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算和控制單元具體用于控制所述數(shù)字微鏡形成多個(gè)條形正弦編碼圖形。

5.一種壓縮光譜重建方法，其特征在于，所述方法由權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述系統(tǒng)的所述計(jì)算和控制單元執(zhí)行，該方法包括：

確定所述數(shù)字微鏡一個(gè)所述正弦編碼圖形所占編碼像素?cái)?shù)目N，及多個(gè)循環(huán)分布的所述正弦編碼圖形的編碼像素初始點(diǎn)對(duì)應(yīng)的探測(cè)器的像素位置(m,n₀)；

將具有不同周期和不同相位值的所述正弦編碼圖形寫入所述數(shù)字微鏡；

接收所述探測(cè)器在所述正弦編碼圖形的周期取不同值，并針對(duì)不同周期，改變所述正弦編碼圖形的相位值得到的多個(gè)光譜圖像；

分別組合所述探測(cè)器上每個(gè)像素點(diǎn)的多個(gè)所述光譜圖像，重建所述反射光的原始光譜圖像。

6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述接收所述探測(cè)器在所述正弦編碼圖形的周期取不同值，并針對(duì)不同周期，改變所述正弦編碼圖形的相位值得到的多個(gè)光譜圖像，包括：

所述接收所述探測(cè)器上像素位置(m,n)檢測(cè)到的光譜圖像

其中，I(m,n,λ_k)為所述探測(cè)器上像素位置(m,n)對(duì)應(yīng)的原始光譜數(shù)據(jù)；D₀為噪聲數(shù)據(jù)；為所述探測(cè)器的像素位置(m,n)對(duì)應(yīng)的所述正弦編碼圖形的編碼函數(shù)，為相位值；u為傅里葉系數(shù)，為小于N的整數(shù)；k+1為所述正弦編碼圖形的編碼像素位置，為小于N的整數(shù)；Δn為像素位置(m,n)與像素位置(m,n₀)之間的像素偏移，λ_k為所述探測(cè)光源的波段。

7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述分別組合所述探測(cè)器上每個(gè)像素點(diǎn)的多個(gè)所述光譜圖像，重建所述反射光的原始光譜圖像，包括：

將所述探測(cè)器上像素位置(m,n)在采用傅里葉系數(shù)u時(shí)進(jìn)行多步相移得到的多個(gè)光譜圖像組合，得到組合光譜圖像，并調(diào)整為傅里葉變換形式；

針對(duì)每個(gè)像素位置，將不同傅里葉系數(shù)u對(duì)應(yīng)的調(diào)整為傅里葉變換形式的組合光譜圖像進(jìn)行傅里葉逆變換，重建所述原始光譜圖像。