[發明專利]壓縮感知編碼超分辨光譜成像儀的光譜定標系統及方法

有效

• 申請號: 201910146616.2
• 申請日: 2019-02-27
• 公開（公告）號: CN109764961B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（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

本發明涉及一種壓縮感知編碼超分辨光譜成像儀光譜定標系統及方法，該光譜定標裝置包括由壓縮感知編碼超分辨光譜成像儀、可調單色光源、積分球、標準圖像傳感器及圖像采集系統、三維精密調整臺及調整臺控制器組成；該定標方法是利用標準圖像傳感器作為中介元件實現了對壓縮編碼超分辨光譜成像儀進行光譜定標。本發明解決了目前針對壓縮編碼超分辨光譜成像儀由于成像探測器尺寸大于編碼模板尺寸而導致的無法定標的技術問題。

技術領域

本發明涉及光譜定標領域，適用于壓縮感知編碼超分辨光譜成像儀的光譜定標系統及方法。

背景技術

光譜定標用來確定光譜成像儀的光譜通道位置和光譜響應特性，是光譜和光譜成像類儀器數據定量化的必要手段，對儀器的定量化應用具有重要意義。壓縮感知編碼超分辨光譜成像儀是一種基于壓縮感知理論在相同傳感器像元尺寸和鏡頭焦距條件下，能夠獲得更高空間分辨能力的一類計算編碼型光譜成像儀。該儀器的技術原理最早見于2012年的SPIE會議論文“Spatial?Super-Resolution?in?Code?Aperture?Spectral?Imaging”(Proc.of?SPIE?Vol.8365,83650A)，由于這類儀器的像元尺寸比用來對視場進行編碼的編碼模板單元尺寸大，傳感器成像時，每個像元獲得的是編碼模板若干單元在一起的混合光信號，無法準確給出每個編碼模板單元對于每個光譜通道在傳感器端的準確投影，因此也就無法確定光譜成像儀的準確光譜位置和響應特性，也即傳統的針對編碼型光譜成像儀的光譜定標方法不再適用。

發明內容

為了解決背景技術中的問題，本發明提供了一種壓縮感知編碼超分辨光譜成像儀的光譜定標系統及方法，用于解決壓縮感知編碼超分辨光譜成像儀中由于像元尺寸大于編碼模板尺寸而無法準確給出每個編碼模板單元對于每個光譜通道在傳感器端的準確投影的問題。

本發明的基本原理是：

通過調整三維精密調整臺，配合計算分析編碼模板上十字線標示符的成像的位置和角度，使標準圖像傳感器處于準確的焦面位置，且十字線標志符與標準圖像傳感器的像元行列重合。使可調單色光源輸出的光從光譜成像儀的起始波長到截止波長依次等波長間隔的輸出不同波長的單色光，并采集每個波長單色光對于的圖像，通過對圖像進行分析和處理給出光譜成像儀的光譜響應函數，從而完成光譜定標。

本發明的具體技術方案是：

本發明提供了一種壓縮感知編碼超分辨光譜成像儀的光譜定標系統，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、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；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正整數分之一；

標準圖像傳感器與圖像采集系統連接；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。

進一步地，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的波長間隔連續設置輸出的單色光。

進一步地，壓縮感知編碼超分辨光譜成像儀的具體結構包括前置光學系統、編碼模板、光譜成像系統以及圖像傳感器；其中，編碼模板的安裝位置在前置光學系統一次像面上，圖像傳感器的的安裝位置在光譜成像系統的二次像面處；編碼模板四個角的位置上分別設置“十字線”標識符。

進一步地，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。