[發明專利]一種基于微透鏡陣列的多光譜成像系統及圖像重建方法

在審

• 申請號: 202010738422.4
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111854956A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 吳衡;馬建文;羅劭娟;陳梅云;趙艮平;程良倫;王濤
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J3/02;G06T7/33;G06T7/174
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 楊小紅

本申請公開了一種基于微透鏡陣列的多光譜成像系統及圖像重建方法，其通過采用微透鏡陣列與線性漸變濾光片，可以對被測目標物實現不同連續波段的成像且分割成多個子圖像，并且，線性漸變濾光片相對于微透鏡陣列呈一定角度傾斜設置，以使得面陣CCD探測器獲取到高質量且高分辨率的圖像，并通過最大后驗估計方法，可以快速重建出高質量的圖像。同時，本申請實施例僅采用面陣CCD探測器、微透鏡陣列與線性漸變濾光片就可以實現對被測目標物采集圖像數據，而又線性漸變濾光片安裝方便，降低了硬件成本且結構緊湊。

技術領域

本申請涉及多光譜成像技術領域，尤其涉及種基于微透鏡陣列的多光譜成像系統及相應的圖像重建方法。

背景技術

光譜成像技術是光學成像、探測技術領域的重要組成部分。光譜成像融光譜技術、光學成像技術于一體，可同時獲取被測對象的光譜信息和空間特征信息。由于光譜成像技術具有多光譜分辨率的優勢，并能實現從空間直接識別目標物，因而在目標識別、自然災害預警、農產品檢測等方面有極高的應用價值。

目前主流的多光譜成像技術包括色散型、干涉型和濾光片型等。色散型多光譜成像技術利用棱鏡或光柵分光，再由成像系統成像。干涉型多光譜成像技術利用干涉儀探測被測物體的干涉圖，然后通過傅里葉變換計算得到光譜信息。色散型和干涉型多光譜成像系統的結構復雜，對硬件要求高。濾光片型多光譜成像技術是在成像系統中加入濾光片分光，產生多種光譜的光，進而成像。與色散型和干涉型相比，濾光片型多光譜成像系統結構簡單，空間分辨率和光譜分辨率高，在實際民用和軍事領域具有廣闊的應用前景。但是，目前濾光片型多光譜成像系統存在成像質量差、分辨率低、硬件要求高等問題。因此，結構緊湊、成像質量好、硬件成本低的濾光片型多光譜成像系統亟待開發。

發明內容

本申請提供了一種基于微透鏡陣列的多光譜成像系統及圖像重建方法，用于解決現有技術中成像質量差、硬件成本高以及結構復雜的技術問題。

有鑒于此，本申請第一方面提供了一種基于微透鏡陣列的多光譜成像系統，包括：計算模塊、面陣CCD探測器、微透鏡陣列與線性漸變濾光片；

所述面陣CCD探測器、所述微透鏡陣列與所述線性漸變濾光片依次沿光路設置，以使得入射光線依次通過所述線性漸變濾光片、所述微透鏡陣列直至所述面陣CCD探測器；

其中，所述面陣CCD探測器的靶面中心設于所述微透鏡陣列的焦點處，所述線性漸變濾光片在相對于所述微透鏡陣列的預設距離d處設置，并按照順時針旋轉所述線性漸變濾光片，以使得所述線性漸變濾光片相對于所述微透鏡陣列傾斜設置，所述線性漸變濾光片與所述所述微透鏡陣列的尺寸一致；

所述計算模塊與所述面陣CCD探測器連接，用于基于預存的最大后驗估計圖像重建算法對所述面陣CCD探測器拍攝的被測目標物的圖像進行重建。

優選地，所述微透鏡陣列包括共面的多個微透鏡，多個所述微透鏡均勻分布，所述微透鏡為球面透鏡。

優選地，所述微透鏡的折射率n為1.52mm，所述微透鏡的直徑D為2.3mm，相鄰的所述微透鏡之間的間距l為0.0625mm。

優選地，所述微透鏡陣列的焦距f為6mm。

優選地，所述線性漸變濾光片在相對于所述微透鏡陣列的預設距離d為0.5mm處設置。

優選地，所述線性漸變濾光片相對于所述微透鏡陣列的水平夾角為7.125°。

本申請還提供了一種圖像重建方法，基于上述的一種基于微透鏡陣列的多光譜成像系統，包括以下步驟：

S1：通過被測目標物的出射光線入射至線性漸變濾光片，并通過所述線性漸變濾光片將所述出射光線分割成不同波段的光線；