[發(fā)明專利]壓縮感知編碼超分辨光譜成像儀的光譜定標系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910146616.2
• 申請日: 2019-02-27
• 公開（公告）號: CN109764961B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發(fā)明（設計）人: 王爽;李立波;胡炳樑;李娟;閆鵬;李修建;朱炬波
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G01J3/02
• 分類號: G01J3/02
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 唐沛

1.一種壓縮感知編碼超分辨光譜成像儀的光譜定標系統(tǒng)，其特征在于：包括可調單色光源、積分球、標準圖像傳感器、圖像采集系統(tǒng)、三維精密調整臺以及調整臺控制器；

可調單色光源出口對準積分球的光源入口；積分球出射的光垂直入射到待定標壓縮感知編碼超分辨光譜成像儀，并充滿待定標壓縮感知編碼超分辨光譜成像儀的孔徑角；

標準圖像傳感器設置在待定標壓縮感知編碼超分辨光譜成像儀的后焦面上，用于替代待定標壓縮感知編碼超分辨光譜成像儀本體自帶的圖像傳感器；標準圖像傳感器的像元尺寸為待定標壓縮感知編碼超分辨光譜成像儀本體自帶的圖像傳感器像元尺寸的1/2或1/3；

標準圖像傳感器與圖像采集系統(tǒng)連接；標準圖像傳感器安放在三維精密調整臺上；三維精密調整臺在調整臺控制器的控制下進行上下、左右、旋轉三個維度上的移動。

2.根據(jù)權利要求1所述的壓縮感知編碼超分辨光譜成像儀的光譜定標系統(tǒng)，其特征在于：

可調單色光源的光譜范圍覆蓋待定標壓縮感知編碼超分辨光譜成像儀的工作譜段，且以小于待定標壓縮感知編碼超分辨光譜成像儀光譜分辨率1/10的波長間隔連續(xù)設置輸出的單色光。

3.根據(jù)權利要求2所述的壓縮感知編碼超分辨光譜成像儀的光譜定標系統(tǒng)，其特征在于：

壓縮感知編碼超分辨光譜成像儀包括前置光學系統(tǒng)、編碼模板、光譜成像系統(tǒng)以及圖像傳感器；其中，編碼模板的安裝位置在前置光學系統(tǒng)一次像面上，圖像傳感器的安裝位置在光譜成像系統(tǒng)的二次像面處；編碼模板四個角的位置上分別設置“十字線”標識符。

4.基于權利要求3所述的壓縮感知編碼超分辨光譜成像儀的光譜定標系統(tǒng)的定標方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)拆除待定標壓縮感知編碼超分辨光譜成像儀的本體自帶的圖像傳感器；

2)開啟可調單色光源，使單色光進入積分球光源入口，同時使單色光從積分球出口進入待定標壓縮感知編碼超分辨光譜成像儀視場；

3)調節(jié)單色光源，使其輸出的波長值為λ₀；λ₀是待定標壓縮感知編碼超分辨光譜成像儀的工作波長范圍的起始波長；

4)將標準圖像傳感器固定在三維精密調整臺上，將三維精密調整臺連同上面安放的標準圖像傳感器放置在待定標壓縮感知編碼超分辨光譜成像儀后焦面位置，沿著光軸方向前后微調，使編碼模板上的十字線標識符清晰成像；

5)調節(jié)三維精密調整臺，使編碼模板上每個十字線標識符分別對齊標準圖像傳感器四個邊角處的相應位置的像元；

6)采集存儲標準圖像傳感器輸出的二維圖像；

7)調節(jié)單色光源，使其輸出波長值為λ_i；

其中，λ_i＝λ₀+iδλ,(i＝1,2,...n)；

δλ小于壓縮感知編碼超分辨率光譜成像儀光譜分辨率的1/5；

8)持續(xù)步驟7)的調節(jié)，直至單色光源輸出波長λ_i等于λ_n；

λ_n是壓縮感知編碼超分辨光譜成像儀的工作波長范圍的截止波長；

9)通過步驟8)的持續(xù)采集，獲得了n+1個二維圖像組成的圖像序列，每個二維圖像即就是編碼模板在其對應波長下的單色圖像；所述單色圖像的灰度值用表示；

其中，x為標準圖像傳感器行方向像元序號，行方向為色散方向；

y為標準圖像傳感器列方向像元序號，與色散方向垂直的方向為列方向；

10)采用標準灰度質心法依次計算第1幅到第n+1幅圖像中十字線標示符交點在標準圖像傳感器行方向的相對質心位置，從而得到每幅圖像對應的波長和十字線標識符質心位置的對應關系；采用多項式擬合的方式獲得擬合誤差最小的曲線函數(shù)，其表達式如下：

λ_i＝a₀+a₁x+...+a_kx^k

其中，a_k代表多項式k次項系數(shù)；

11)拆除標準圖像傳感器，更換為壓縮感知編碼超分辨光譜成像儀的圖像傳感器，調整單色光譜，使依次輸出N個典型波長單色光；

N個典型波長的選取原則是在起始波長和截止波長范圍內等間隔選取；其中，5≥N≥3

采集N個典型波長單色光的圖像，采用標準灰度質心法分別計算每個波長對應的像元位置，得出像元位置相對于標準圖像探測器的偏移量Δ，從而給出利用偏移量校正后的新公式，完成定標；

λ_i＝a₀+a₁x′+...+a_kx′^k

其中，x′為壓縮感知編碼超分辨光譜成像儀本體自帶圖像傳感器的像元序號，x′＝x+Δ。