[發(fā)明專利]一種納米等離子體光譜成像方法、裝置及儀器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011255479.5
• 申請(qǐng)日: 2020-11-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112505021A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉嘯虎;王毅;章雅婷;張慶文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 溫州醫(yī)科大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/73
• 分類號(hào): G01N21/73;G01N21/01
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王宇楊

本發(fā)明實(shí)施例提供一種納米等離子體光譜成像方法、裝置及儀器。其中，該方法包括：基于預(yù)設(shè)的超陣列芯片對(duì)入射光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制；所述超陣列芯片由三層陣列結(jié)構(gòu)構(gòu)成，具體包括：第一級(jí)的光譜感知單元、第二級(jí)的等離子體共振單元以及第三級(jí)的周期性納米尺寸的材料；基于預(yù)設(shè)的光電探測(cè)器獲取經(jīng)所述超陣列芯片調(diào)制后的入射光信號(hào)；利用重建模型對(duì)所述調(diào)制后的入射光信號(hào)進(jìn)行納米等離子體光譜成像的重建，獲得光譜圖像。本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)的納米等離子體光譜成像方法，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的光譜分辨率，同時(shí)光譜范圍更廣，提高了對(duì)目標(biāo)物的識(shí)別準(zhǔn)確度以及探測(cè)效率，降低了納米等離子體光譜成像的成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明實(shí)施例涉及納米等離子體光譜成像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種納米等離子體光譜成像方法及裝置。另外，還涉及一種納米等離子體光譜成像儀器。

背景技術(shù)

納米等離子體光譜成像技術(shù)結(jié)合了光譜探測(cè)技術(shù)和成像技術(shù)，可以同時(shí)獲取目標(biāo)物的二維空間信息以及光譜信息，構(gòu)成數(shù)據(jù)立方。該數(shù)據(jù)立方可以極大提高對(duì)目標(biāo)物的識(shí)別準(zhǔn)確度以及探測(cè)效率，具有較強(qiáng)的目標(biāo)物識(shí)別和抗干擾能力。相比于單點(diǎn)的光譜技術(shù)，納米等離子體光譜成像具有空間分辨能力；而相比于彩色成像，納米等離子體光譜成像擁有更多的通道，具有更高的光譜分別率。因此，納米等離子體光譜成像技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于遙感成像、軍事偵察、地理環(huán)境監(jiān)測(cè)、地圖測(cè)繪、食品安全、人工智能等領(lǐng)域。

近年來(lái)，隨著技術(shù)的快速發(fā)展，納米等離子體光譜成像系統(tǒng)逐漸朝著小型化、集成化、低成本化以及便攜式方向發(fā)展。然而，基于現(xiàn)有的納米等離子體光譜成像設(shè)備實(shí)現(xiàn)的納米等離子體光譜成像過(guò)程中，光譜范圍通常受限、光譜分辨率較低、限制了應(yīng)用場(chǎng)景，因此已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)前納米等離子體光譜成像的實(shí)際應(yīng)用要求。

發(fā)明內(nèi)容

為此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種納米等離子體光譜成像方法及裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的光譜范圍通常受限、納米等離子體光譜成像效率較低以及操作步驟繁瑣導(dǎo)致用戶體驗(yàn)較差的問(wèn)題。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種納米等離子體光譜成像方法，包括：

基于預(yù)設(shè)的超陣列芯片對(duì)入射光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制；其中，所述超陣列芯片由三層陣列結(jié)構(gòu)構(gòu)成，具體包括：第一級(jí)的光譜感知單元、第二級(jí)的等離子體共振單元以及第三級(jí)的周期性納米尺寸的材料；所述光譜感知單元由排列緊密的若干個(gè)不同的所述等離子體共振單元構(gòu)成，每個(gè)等離子體共振單元具有不同的光譜響應(yīng)；所述周期性納米尺寸的材料具有局域表面等離子共振效應(yīng)，用于使得所述等離子體共振單元分別對(duì)應(yīng)產(chǎn)生不同的光譜響應(yīng)；

基于預(yù)設(shè)的光電探測(cè)器獲取經(jīng)所述超陣列芯片調(diào)制后的入射光信號(hào)；

利用預(yù)設(shè)的重建模型對(duì)所述調(diào)制后的入射光信號(hào)進(jìn)行納米等離子體光譜成像的重建，獲得光譜圖像。

進(jìn)一步的，所述基于預(yù)設(shè)的超陣列芯片對(duì)入射光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，具體包括：

按照預(yù)定的方式將所述光譜感知單元在超陣列芯片上進(jìn)行排列布局，獲取待測(cè)物的空間信息；

根據(jù)所述光譜感知單元中所述等離子體共振單元對(duì)應(yīng)光譜響應(yīng)的不同，分別獲取所述待測(cè)物上對(duì)應(yīng)位點(diǎn)的光譜信息，得到調(diào)制后的入射光信號(hào)。

進(jìn)一步的，所述重建模型包括：稀疏重建模塊和光譜圖像重建模塊；

所述利用預(yù)設(shè)的重建模型對(duì)所述調(diào)制后的入射光信號(hào)進(jìn)行納米等離子體光譜成像的重建，具體包括：

利用所述稀疏重建模塊，在所述等離子體共振單元對(duì)應(yīng)的目標(biāo)區(qū)域內(nèi)，分別根據(jù)所述等離子體共振單元對(duì)應(yīng)的周邊單元特征信息，對(duì)所述光譜感知單元中的所有等離子體共振單元的成像信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)，獲得各個(gè)目標(biāo)區(qū)域的成像信號(hào)；

利用所述光譜圖像重建模塊獲取光譜圖像，根據(jù)所述成像信號(hào)以及所述成像信號(hào)對(duì)應(yīng)的所述等離子體共振單元的不同光譜響應(yīng)，重建所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的入射光光譜。