[發(fā)明專利]紅外光譜成像系統(tǒng)及其光譜圖像重構方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011600026.1
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112816068A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設計）人: 王晨晟;余徽;潘德彬;王群;吳振武
• 申請（專利權）人: 華中光電技術研究所（中國船舶重工集團公司第七一七研究所）
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G06T11/00;G06T9/00
• 代理公司: 武漢藍寶石專利代理事務所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 劉璐

1.一種紅外光譜成像系統(tǒng)，其特征在于，包括：前置光學系統(tǒng)、拋物面反射鏡、凸面光柵、微鏡陣列器件DMD、紅外探測焦平面陣列IRFPA和數(shù)據(jù)采集處理模塊；

所述前置光學系統(tǒng)用于將目標場景的圖像成像至焦平面位置；

所述拋物面反射鏡用于所述焦平面位置的成像進行準直后，傳輸至所述凸面光柵上；

所述凸面光柵用于將收到的準直光進行衍射色散，并將所述一級衍射光反射回所述拋物面反射鏡上；

所述拋物面反射鏡還用于將接收的一級衍射光進行匯聚后，成像至微鏡陣列器件DMD上；

所述微鏡陣列器件DMD用于對從所述拋物面反射鏡收到的匯聚光信號進行編碼調制，并將調制后的光信號反射給所述拋物面反射鏡；

所述拋物面反射鏡還用于將接收到的從所述微鏡陣列器件DMD反射回的光信號進行準直，并將準直后的光信號反射給所述凸面光柵；

所述凸面光柵還用于再次將收到的準直光進行衍射色散，并將所述一級衍射光反射回所述拋物面反射鏡上；

所述拋物面反射鏡還用于再次將收到的光信號進行匯聚后，并成像至紅外探測焦平面陣列IRFPA上；

所述紅外探測焦平面陣列IRFPA用于將收到的光信號轉換成數(shù)字圖像信號并傳輸給所述數(shù)據(jù)采集處理模塊；

所述數(shù)據(jù)采集處理模塊用于將收到的數(shù)據(jù)進行存儲，并利用編碼信息對數(shù)據(jù)進行光譜圖像重構，以重建出場景的光譜數(shù)據(jù)立方。

2.根據(jù)權利要求1所述的紅外光譜成像系統(tǒng)，其特征在于，還包括系統(tǒng)控制模塊；所述系統(tǒng)控制模塊中存儲有N個編碼模板，編號分別為1,2，……，N-1，N；

所述系統(tǒng)控制模塊用于驅動控制微鏡陣列器件DMD，以實現(xiàn)N種編碼調制。

3.一種權利要求1-2任一項所述的紅外光譜成像系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括：

S1、系統(tǒng)控制模塊控制驅動微鏡陣列器件DMD按照編碼模板來實現(xiàn)編碼調制，數(shù)據(jù)采集處理模塊采集此時紅外探測焦平面陣列IRFPA輸出的圖像數(shù)據(jù)I₁，并將圖像數(shù)據(jù)存儲下來；

S2、更換編碼模板，重復步驟S1，直至遍歷所有編碼模板，最終數(shù)據(jù)采集處理模塊采集的圖像數(shù)據(jù)為I₁，I₂,……，I_N-1,I_N；

S3、數(shù)據(jù)采集處理模塊利用光譜圖像重構算法對I₁，I₂,……，I_N-1,I_N進行重構，獲得最終的光譜數(shù)據(jù)立方。

4.一種權利要求1-2任一項所述的紅外光譜成像系統(tǒng)中應用的光譜圖像重構方法，其特征在于，包括：

將N個編碼模板先各自排成行向量，再堆疊合成為一個矩陣S，矩陣S中的元素S_ij表示微鏡陣列器件DMD在第i次調制中對第j個像元的調制作用，如果調制是正向通過，則S_ij＝1，否則S_ij＝0；

將采集到的N個圖像矩陣堆疊成一個矩陣Y，矩陣Y中的Y_ij表示第i幀圖像矩陣中的第j個像素值；

假設最終需要獲得圖像數(shù)據(jù)立方可以表示成X，按照等式Y＝SX來對求解，獲得X＝S^-1Y；其中，最終獲得的X為一個N行的矩陣，矩陣X_ij的元素表示第i個波段圖像的第j個像素值。

5.一種電子設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述程序時實現(xiàn)如權利要求4所述光譜圖像重構方法的步驟。

6.一種非暫態(tài)計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權利要求4所述光譜圖像重構方法的步驟。