[發明專利]一種基于模糊編碼的壓縮高光譜掩膜優化方法

有效

• 申請號: 201910712003.0
• 申請日: 2019-08-02
• 公開（公告）號: CN110501071B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 顏成鋼;呂彬彬;吳嘉敏;孫垚棋;張繼勇;張勇東
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱月芬

1.一種基于模糊編碼的壓縮高光譜掩膜優化方法，目標是量化掩膜編碼模糊程度，用模糊編碼代替二值化編碼用于光譜數據重建，其特征在于包括如下步驟：

步驟1、通過仿真算法，依據光譜相機的物鏡數值孔徑NA，物鏡焦距fobj，物鏡放大倍數M，光源波長wavelength，物鏡F數fnum_obj＝M/(2*NA)，像素間距pixelPitch，PSF空間過采樣率OSR，空間折射率n，通過開源的、跨平臺的、GPU加速的軟件包LFDisplay算法計算出光譜成像系統的聚焦面附近點擴散函數分布；

步驟2、通過設計掩膜塊在世界坐標中的物理尺寸maskPitch，使其與像素平面實際尺寸pixelPitch相匹配，并且通過加裝在掩膜與像素面之間的中繼透鏡的放大倍數M2，正整數N0，推斷出像素平面上掩膜編碼的尺寸大小，由此選擇合適的掩膜尺寸用于光譜信號的編碼；掩膜尺寸的選擇公式為maskPitch＝pixelPitch*N0/M2，當N0/M2＝1時效果最佳；

步驟3、通過控制掩膜與聚焦面之間的距離，來實現控制光譜分辨率，即用多少位編碼來覆蓋完整的光譜波段，從而實現對光譜信號的空間不一致調制；具體如下：

光柵方程為：

取k＝+1,即設λ1＝420nm，λ2＝720nm，則

單位：度；

d＝a+b，其中a為光柵刻畫線的透光縫寬，b為不透光刻畫部分寬度；當一束光垂直照射到透射式閃耀光柵入射面時：

其中S為掩膜板與透射式閃耀光柵后表面之間的距離，delta：λ1和λ2覆蓋的像素范圍；λ1和λ2兩個光譜波段之間的出射角度差為

此時，通過控制透射式閃耀光柵與掩膜板之間的距離S，就能夠控制整個光譜波段能夠覆蓋的像素個數N，將整個光譜波段能夠覆蓋的像素個數N設置為正整數；

此處N為正整數，設計為2到6之間，從而通過控制參數S的大小來實現控制覆蓋整個可見光波段的數目；

步驟4、通過步驟2中LFDisplay算法，計算得到理論上的光路系統點擴散函數，將步驟3中距離光柵為S處的掩膜位置處點擴散函數的卷積核能量分布單獨提取出來，與掩膜編碼的數值進行卷積處理，用卷積后的掩膜編碼作為實際計算進行解壓縮光譜重建的光譜編碼。

2.根據權利要求1所述的一種基于模糊編碼的壓縮高光譜掩膜優化方法，其特征在于所述的掩膜為一個100×1的向量，并且按照列排序組成一個10×10掩膜塊，掩膜塊呈現周期排列，因此單一掩膜塊編碼的變化同時適用于所有的掩膜塊編碼。