[發明專利]基于微透鏡陣列的快照式光場-偏振成像儀及成像方法

在審

• 申請號: 201711347972.8
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN108107003A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 金鵬;朱帥帥;林杰;張宇
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01N21/21
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙) 23209
• 代理人: 曹徐婷

1.一種基于微透鏡陣列的快照式光場-偏振成像儀，其特征在于，包括：沿光線方向依次設置的物鏡(1)、視場光闌(2)、分光器(3)、成像鏡(4)、光電探測器及信號處理部件一(5)、準直鏡(6)、微透鏡陣列一(7)、波片陣列(8)、偏振片陣列(9)、微透鏡陣列二(10)以及光電探測器及信號處理部件二(11)；

目標物的光線首先經過物鏡(1)匯聚到視場光闌(2)上，在經過分光器(3)后，光路分類兩路，其中反射路經過成像鏡(4)成像到光電探測器及信號處理部件一(5)上；透射路的光線經過準直鏡(6)準直達到微透鏡陣列一(7)；再經過波片陣列(8)和偏振片陣列(9)并在微透鏡陣列一(7)的后焦面上生成一系列子圖像；所述子圖像經過微透鏡陣列二(10)成像到光電探測器及信號處理部件二(11)上。

2.一種在權利要求1所述基于微透鏡陣列的快照式光場-偏振成像儀上實現的基于微透鏡陣列的快照式光場-偏振成像儀的成像方法，其特征在于，包括以下步驟：

將光電探測器及信號處理部件二得到的原始圖像按照微透鏡陣列一對應分割成2×2子區域；各子區域圖像是經過波片陣列和偏振片陣列調制后的光場圖像，并記為透射路子圖像；

在每個透射路子圖像，內根據相關距離算法，計算各相鄰子圖像之間的視差；

根據各相鄰子圖像之間的視差，計算得到各中間子圖上的像素點到微透鏡陣列二之間的距離；

根據各中間子圖上的像素點到微透鏡陣列二之間的距離，計算得到目標物深度圖；

根據各中間子圖上的像素點到微透鏡陣列二之間的距離，計算得到目標物各中間子圖的重建圖像；

對所有子區域的重建圖像進行解調，得到代表目標物偏振信息的四個斯托克斯分量圖像；

結合目標物深度圖，得到目標物圖像、偏振以及深度組合成四維數據立方體；

將四維數據立方體和光電探測器及信號處理部件一得到的原始圖像融合，得到高空間分辨率的四維數據立方體。

3.如權利要求2所述的基于微透鏡陣列的快照式光場-偏振成像儀的成像方法，其特征在于，所述各中間子圖上的像素點到微透鏡陣列二之間的距離與目標物深度間的關系通過校準方式獲得。

4.如權利要求3所述的基于微透鏡陣列的快照式光場-偏振成像儀的成像方法，其特征在于，根據各中間子圖上的像素點到微透鏡陣列二之間的距離，計算得到目標物深度圖，具體為：根據各中間子圖上的像素點到微透鏡陣列二之間的距離，得到各波段的深度圖像，所有波段的深度圖像的平均圖像為最終目標物的深度圖。

5.如權利要求2所述的基于微透鏡陣列的快照式光場-偏振成像儀的成像方法，其特征在于，根據各中間子圖上的像素點到微透鏡陣列二之間的距離，計算得到目標物的重建圖像，具體為：根據各中間子圖上像素點到微透鏡陣列二的距離，得到各中間子圖上的像素點在光電探測器及信號處理部件上的多個對應點的位置，將每一個像素點對應的多個點的探測光強計算平均值，得到各像素點的光強值，進而得到各中間子圖的重建圖像。

6.如權利要求2所述的基于微透鏡陣列的快照式光場-偏振成像儀的成像方法，其特征在于：將四維數據立方體和光電探測器及信號處理部件一得到的原始圖像融合，得到高空間分辨率的四維數據立方體，具體為：將光電探測器及信號處理部件一得到的目標物高空間分辨率圖像與四維數據立方體進行配準后，再將高空間分辨率圖像的高頻信息注入到四維數據立方體中，最終得到目標物的高空間分辨率的四維數據立方體。