用于高光谱成像的系统，记录和显示高光谱图像的方法技术方案

成像系统包括用于记录高光谱光场（CLF）的光场相机（3）。系统还包括用于投影可见光中的光场（PLF）的光投影仪（4）。相机和投影仪共享公共光轴。投影仪基于光场相机所捕获的高光谱光场（CLF）来投影光场（PLF）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在可见光中高光谱成像的系统，用于记录高光谱图像并且在可见光中显示高光谱图像的方法
本专利技术涉及一种用于高光谱成像的系统和一种用于记录高光谱图像和在可见光中显示高光谱图像的方法，该系统包括用于记录对象的高光谱图像的相机和用于在可见光中显示记录器高光谱图像的显示设备。
技术介绍
众所周知，高光谱成像用来揭示人眼不可能或难以看到的细节，诸如人体内组织差异。在高光谱成像中，在其中至少一个波段对于人眼至少部分地不可见或至少很难看到的一个或多个波段中拍摄对象的图像。然后，该图像被转换成可见图像，在可见光中向观察者提供该图像。高光谱成像可以基于图像捕获之前的光谱选择性照明(即使用某个波段中的光照明对象)和光谱选择性过滤(即使用仅传输某个波段中的光的过滤器)二者。在这两种情况下，要求图像处理以生成揭示感兴趣的结构对比度的结果图像。 在这种系统中，按照惯例，拍摄高光谱图像(例如延伸超出可见光谱的图像)并且在显示屏幕上示出结果。对观察对象的不可见或很难看见的细节感兴趣的坐在显示屏幕后面的观察者可以如图像将出现在例如UV光或IR光中那样在可见光中研究屏幕上的图像。 尽管使用屏幕是非常有用的技术，但可能性受到限制。已经提出将高光谱图像投影在所研究的对象上，例如 R.K.Miyake, H.D.Zeman, F.H.Duarte, R.Kikuchi,E.Ramacc1tti, G.Lovhoiden, C.Vrancken 的“Vein imaging: A new method of nearinfrared imaging where a processed image is projected onto the skin for theenhancement of vein treatment”，Dermatologicy Surgery, % 32 卷，第 1031-1038 页，2006年。使用激光投影仪执行投影。 使用已知技术难以(如果不是几乎不可能的话)提供良好的清晰投影，其中投影符合相对高的对准度，除非对象(在已知的现有技术中为皮肤)是静止的，并且符合高平坦度。 本专利技术的目的是提供一种系统和方法，其允许直接并且以正确的对准看到所观察的对象的高光谱细节。
技术实现思路
为此，本专利技术的系统的特征在于，系统的相机为光场捕获相机并且显示设备为光场投影仪，其中相机和投影仪共享同轴光路，并且其中相机被布置成捕获高光谱光场并且包括用于向光场投影仪的输入发送所捕获的高光谱光场上的数据的输出，并且光场投影仪被布置成基于从相机接收的数据而在对象之上投影可见光中的光场。 为此，本专利技术的方法的特征在于，对象的高光谱辐射范围中的光场由光场相机捕获，对相机所捕获的光场上的数据进行处理以向光场投影仪提供投影图像数据，光场投影仪基于投影图像数据而在对象之上投影光场，其中相机和投影仪共享同轴光路，并且可见光中的光场通过光场投影仪投影在对象上。 光场捕获相机捕获高光谱范围中(即对于人眼至少部分不可见的光谱辐射范围中)的光场，并且光场投影仪投影可见光中的光场。光场投影仪形成用于在可见光中显示记录器高光谱图像的显示设备。所投影的光场导致覆盖对象的所投影的3D图像的显示，所述3D图像在整个大深度范围内是清晰的。共享的同轴光路提供所捕获和投影的光场的相对容易对准。这允许通过投影仪在相机已经捕获其高光谱光场的观察对象上实现高光谱图像在可见光中的准确且实时投影，这同样适用于观察对象不平坦但具有3D外形的情况。 与常规2D或者甚至3D相机相比，光场捕获相机具有的优点是获得完整的光场，其中可能获得整个深度范围中的清晰图像。普通2D相机不提供大景深，并且尽管3D相机可以提供一些深度信息，但是其不能在整个深度范围中提供清晰图像。光场相机也被称为全光相机。光场相机是使用全光成像捕获有关场景的光场信息的相机。全光成像捕获入射光场，从而保留入射光的强度和方向二者。可以基于各种技术实现全光成像系统:如 M.Levoy 等人在 “Light field microscopy” (ACM Trans, on Graphics,第 25 卷,第3期，第924-934页,2006年7月)中所述的微透镜阵列；如A.Veeraraghavan等人在“Dappled photography: Mask enhanced cameras for heterodyned light fields andcoded aperture refocusing” {ACM Trans, on Graphics (Proc.SIGGRAPH 2007)，第 26卷，第3期,2007年7月)中所述的具有连续分级衰减掩模的斑纹摄影术；如A.Levin等人在“Image and depth form a convent1nal camera with a coded aperture^ (ACM Trans,on Graphics (Proc.SIGGRAPH 2007),第26卷，第3期，2007年7月)中所述的孔径编码掩模；如 E.R.Dowski 等人在 “Extended depth of field through wave-front coding”,Applied Optics,第？A卷，第11期，第1859-1866页，1995年4月)中所述的波前编码器；如 H.Nagahara 等人在“Flexible Depth of Field Photography,yiProc.ECCV 2008, 2008年10月)中所述的扫描聚焦成像。全光成像存储入射光场的空间信息。由于每个光线通过传感器上的2D位置以及水平和竖直入射角进行表征，从而添加2个更多的维度，所以所捕获的光场实际上是4维的。所投影的光场在对象上创建在整个大光学深度范围中清晰的图像。 在以上所描述的技术中，优选使用微透镜阵列。在连续分级衰减掩模和孔径编码掩模中，经过掩模的一些光被衰减，从而导致强度损失。在微透镜阵列中，使用更高百分比的可用光。 微透镜阵列位于全光相机的透镜和图像传感器之间。微透镜阵列将透镜所捕获的光重新聚焦到图像传感器上，从而创建从略微不同的视点拍摄的许多小图像。3D信息被存储在小图像中，每一个小图像由单个微透镜产生。每一个小图像都具有相对低的空间分辨率。 不使用微透镜阵列的另一种类型光场捕获相机是使用所谓的扫描聚焦或扫描透镜技术的系统。在这种相机中，在捕获图像期间改变聚焦透镜和/或传感器位置。该技术相当于在扫描聚焦时积分(intergrate)图像(即在特定场深度范围中)。所得图像包括用于聚焦扫描的所有图像信息并且还捕获所有可用光。所拍摄的图像可以被去卷积以提供各种深度处的清晰图像并且重建全光投影光场。优选使用微透镜阵列，因为光场能够被瞬间地获得。通过使用微透镜，相对容易地使相机所捕获的捕获光场与投影仪所投影的投影光场对准。 优选地，相机和投影仪沿着共享的同轴光轴共享光学成像元件的公共链。这使得所捕获的光场与所投影的光场能够更好地对准。 优选地，系统包括被定位于共享的同轴光路中的提供全光函数的元件。 通过提供共享的同轴路径中的提供全光函数的元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高光谱成像的系统，包括用于记录对象的高光谱图像的相机和用于在可见光中显示所述高光谱图像的显示设备，其中所述相机是光场捕获相机并且所述显示设备是光场投影仪，其中所述相机和投影仪共享同轴光路，并且其中所述相机被布置成捕获高光谱光场，并且包括用于向所述光场投影仪的输入发送所捕获的高光谱光场上的数据的输出，并且所述光场投影仪被布置成基于从所述光场捕获相机接收的数据来在所述对象之上投影可见光中的光场。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.03.19 US 61/8031691.一种用于高光谱成像的系统，包括用于记录对象的高光谱图像的相机和用于在可见光中显示所述高光谱图像的显示设备，其中所述相机是光场捕获相机并且所述显示设备是光场投影仪，其中所述相机和投影仪共享同轴光路，并且其中所述相机被布置成捕获高光谱光场，并且包括用于向所述光场投影仪的输入发送所捕获的高光谱光场上的数据的输出，并且所述光场投影仪被布置成基于从所述光场捕获相机接收的数据来在所述对象之上投影可见光中的光场。2.如权利要求1所述的系统，其中所述光场相机和光场投影仪沿着共享的同轴光轴共享光学成像元件的公共链。3.如权利要求1或2所述的系统，其中所述系统包括被定位在共享的同轴光路中的提供全光函数的元件。4.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述系统包括提供全光函数的微透镜阵列。5.如权利要求4所述的系统，其中所述微透镜阵列为所述光场相机和光场投影仪所共用的元件。6.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述系统包括用于拆分从公共光轴到所述光场相机和相应地从所述光场投影仪到公共光轴的光路的分束器，所述分束器具有二向色的光谱选择性属性。7.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述系统是移动式系统，优选是便携式系统，例如手持式系统。8.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中相机是用于在电磁波谱的IR或UV部分中记录高光谱光场的相机。9.如前述权利要求中...

【专利技术属性】
技术研发人员：FJ德布鲁伊恩，RTJ姆伊斯，JE德维里伊斯，BHW亨德里克斯，D巴比，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL