基于色差扩大原理的多光谱光场成像系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于色差扩大原理的多光谱光场成像系统及其方法。成像系统包括：前置滤波片阵列、成像主透镜组、光程扩大单元、多光谱成像单元和图像计算处理单元。前置滤波片阵列用于引入场景各个光谱段的信息；成像主透镜组，包括多个透镜单元，用于校正成像系统的像差；光程扩大单元，由规则的高折射率玻璃晶体构成，用于扩大成像系统的色差；多光谱成像单元，用于拍摄经过透镜组的光谱图像；图像计算处理单元，用于对光谱图像数据进行计算，通过局部线性映射算法实现多光谱光场信息的获取。本发明专利技术可以在同一时间获取场景的多光谱光场信息，系统结构简单，且计算高效。

Multi spectral optical field imaging system and method based on the principle of chromatic aberration expansion

The invention provides a multi spectral optical field imaging system based on the principle of chromatic aberration and its method. The imaging system includes the pre filter array array, the imaging main lens group, the optical path expansion unit, the multi spectral imaging unit and the image processing unit. The pre filter array for each spectral information into the scene; the main imaging lens group includes a plurality of lens units for aberration correction imaging system; path expansion unit, consisting of rules of high refractive index glass crystal, used to expand the color imaging system; multi spectral imaging unit for shooting through spectral image lens group the image processing unit; for spectral image data are calculated by the local linear mapping algorithm to obtain multi spectral light field information. The invention can obtain the multi spectral light field information of the scene at the same time, and the system structure is simple and the calculation is efficient.

【技术实现步骤摘要】
基于色差扩大原理的多光谱光场成像系统及方法
本专利技术涉及多光谱光场成像
，特别是基于色差扩大原理的多光谱光场成像系统及其方法。
技术介绍
为了感知和理解复杂的场景，研究者们努力尝试获取场景的更多信息，如多光谱和光场。传统的相机利用基于Bayer滤波阵列的平面传感器拍摄照片。所拍摄的三原色图像是用三个色彩通道，即红、绿、蓝，表示的三维场景的平面投影图。伴随着光学和计算摄像学的发展，多光谱和光场信息的获取得到了广泛的探索，以获取场景中更多的光谱通道和光场信息。在过去的几十年中，几种不同的光谱成像方法被提出，以拍摄出比传统三原色成像技术更多的光谱通道信息。总体上根据系统工艺，现有的多光谱相机可以分为以下几类：基于扫描技术的光谱仪、基于滤波技术的光谱仪、基于编码光圈的快照光谱成像仪、计算层析成像光谱仪和棱镜掩膜法视频成像光谱仪。除了光谱信息，光场信息或场景深度信息也是处理机器视觉与图像处理领域问题的重要线索。最近一些获取光场信息的方法也被提出，如微透镜阵列方法、多相机阵列方法和基于焦点栈的方法。其中，焦点栈就是光场的另一种表示方式，因此在本专利技术中将对这两个名词不作特别区分。此外，本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于色差扩大原理的多光谱光场成像系统，其特征在于，包括沿光路方向顺次设置的前置滤波片阵列(1)、成像主透镜组(2)、光程扩大单元(3)、多光谱成像单元(4)和图像计算处理单元(5)；所述前置滤波片阵列(1)位于成像主透镜(2)的孔径光阑处，由多片共面的不同波段的滤波片构成，且滤波片的尺寸相同；所述成像主透镜组(2)用于校准成像系统的像差；所述光程扩大单元(3)位于焦平面之前，用于扩大成像系统的色差；所述多光谱成像单元(4)位于焦平面处；所述图像计算处理单元(5)与多光谱成像单元(4)相接，用于对光谱图像数据进行计算，通过局部线性映射算法实现多光谱光场信息的获取。

【技术特征摘要】
1.基于色差扩大原理的多光谱光场成像系统，其特征在于，包括沿光路方向顺次设置的前置滤波片阵列(1)、成像主透镜组(2)、光程扩大单元(3)、多光谱成像单元(4)和图像计算处理单元(5)；所述前置滤波片阵列(1)位于成像主透镜(2)的孔径光阑处，由多片共面的不同波段的滤波片构成，且滤波片的尺寸相同；所述成像主透镜组(2)用于校准成像系统的像差；所述光程扩大单元(3)位于焦平面之前，用于扩大成像系统的色差；所述多光谱成像单元(4)位于焦平面处；所述图像计算处理单元(5)与多光谱成像单元(4)相接，用于对光谱图像数据进行计算，通过局部线性映射算法实现多光谱光场信息的获取。2.根据权利要求1所述的基于色差扩大原理的多光谱光场成像系统，其特征在于，所述光程扩大单元(3)由规则的高折射率玻璃晶体构成。3.基于色差扩大原理的多光谱光场成像方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：来自目标场景中各点的入射光经过前置滤波片阵列(1)，形成携带不同波段信息的光束并穿过成像主透镜组(2)；步骤二：穿过成像主透镜组(2)的光束经过光程扩大单元(3)后，像差被校准，色差被扩大，因此对于同一物点来说，不同波段的光束将会聚焦于深度不同的像平面上，由此产生不同通道间的清晰程度差别；步骤三：在多光谱成像单元(4)的像平面上接收到场景的不同波段的光谱信息，并由多光谱成像单元(4)将光谱信息转化为电信号输入图像计算处理单元(5)；步骤四：图像计算处理单元(5)以所获得的各个通道的场景图像为基础，利用局部线性映射算法恢复出当前场景的多光谱光场信息，即对于场景中的任意一个物点，获取与其深度对应的多光谱信息。4.根据权利要求3所述的基于色差扩大原理的多光谱光场成像方法，其特征在于，所述步骤四中，局部线性映射算法的具体实现过程为：首先，对清晰通道图像与模糊通道图像组成的光谱图像对施加一个足够大的高斯模糊核，以消除不同的高频信息，使得模糊的图像可以被视为均匀模糊；然后，建立目标函数并利用梯度下降算...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳涛，李昀谦，黄谦，陈林森，索津莉，马展，曹汛，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32