一种基于色散模糊的光谱成像系统及其光谱重建方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于色散模糊的光谱成像系统及其光谱重建方法。光谱成像系统的具体光路为：场景的光依次经过滤波片和物镜后，由分光镜分为两路，一路直接由第一传感器采集得到清晰图像；另一路依次通过会聚透镜、掩膜、准直镜、色散棱镜后，由第二传感器采集得到模糊图像；其中，掩膜采用边缘阻塞式掩膜，用于对模糊图像进行简单调制以获取模糊图像的边缘信息。该系统能大大减少标定的复杂度，提高系统的通光量、信噪比以及空间分辨率。本发明专利技术利用该成像系统进行光谱重建的方法，可以根据一系列的约束条件求解出全空间分辨率的光谱信息，原理上可以进行动态场景光谱信息的实时获取，无需牺牲时间和空间分辨率。

A spectral imaging system based on dispersion blurred and its spectral reconstruction method

The invention discloses a spectral imaging system based on dispersion blurred and its spectral reconstruction method. The optical spectrum imaging system: the scene light passes through the filter and lens, the spectroscope is divided into two, a direct way to get a clearer image by the first sensor; another road passes through the convergent lens and mask, collimating lens, prism, fuzzy image obtained by collecting second sensors; among them the blocking edge mask, mask, used for simple modulation of the blurred image to obtain the fuzzy image edge information. The system can greatly reduce the complexity of calibration, and improve the system's luminous flux, signal to noise ratio and spatial resolution. The method of spectral reconstruction using the imaging system can solve the spectral information of the full spatial resolution according to a series of constraints, and in principle, it can acquire real-time spectral information of the dynamic scene without sacrificing time and spatial resolution.

【技术实现步骤摘要】
一种基于色散模糊的光谱成像系统及其光谱重建方法
本专利技术涉及计算摄像学领域，尤其涉及一种基于色散模糊的近全光通光谱成像系统及其光谱重建方法。
技术介绍
近年来，场景的光谱数据由于包含丰富的细节信息，给很多领域带来了重大影响，例如医学诊断、目标检测、人脸识别等等，对于多光谱成像的采集及分析是目前一个热门研究领域。现有的多光谱采集方法从原理来说主要分为两个大类：一是直接测量法，传统的光谱仪通过空间维度或者光谱维度的扫描来获得整个场景内的光谱信息，这种牺牲时间的方法不适用于动态场景。另一类是下采样方法，这类方法先对空间进行调制下采样得到场景中某些点的光谱，然后重建高分辨率的光谱数据，但是由于调制带来的光通量损失会严重影响系统的信噪比。在光谱采集过程中，场景中一个点反射的信号被分散到多个光谱通道，由于这个原因带来的光通量的损失是光谱成像仪中最关注的问题，这直接影响了光谱仪的精度和准确性。另外，由于空间调制模块的存在，增加了成像光谱仪标定校准带来的复杂度。因此，如何设计光谱采集系统来提高系统通光量使系统信噪比增加是现在亟待解决的重要问题。
技术实现思路
针对以上现有技术中存在的问题，本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于色散模糊的光谱成像系统，其特征在于，场景的光依次经过滤波片和物镜后，由分光镜分为两路：一路直接由第一传感器采集得到清晰图像；另一路依次通过会聚透镜、掩膜、准直镜、色散棱镜后，由第二传感器采集得到模糊图像；其中，所述掩膜采用边缘阻塞式掩膜，用于对模糊图像进行简单调制以获取模糊图像的边缘信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于色散模糊的光谱成像系统，其特征在于，场景的光依次经过滤波片和物镜后，由分光镜分为两路：一路直接由第一传感器采集得到清晰图像；另一路依次通过会聚透镜、掩膜、准直镜、色散棱镜后，由第二传感器采集得到模糊图像；其中，所述掩膜采用边缘阻塞式掩膜，用于对模糊图像进行简单调制以获取模糊图像的边缘信息。2.利用如权利要求1所述一种基于色散模糊的光谱成像系统进行光谱重建方法，其特征在于，利用计算机对采集的清晰图像和模糊图像进行处理，具体包括如下步骤：步骤1，为了计算光谱数据S，首先建立目标函数E：Ef是保真项，Ef＝||G-Pg(S)||2+‖D-Pd(S)‖2，其中，G＝Pg(S)＝∑λS(x,y,λ)，D＝Pd(S)＝∑λS(x+Δx(λ),y,λ)；x、y是指光谱数据的+空间维度坐标，λ是指光谱维度坐标，Pg表示清晰图像的投影过程，Pd表示模糊图像的投影过程，G与D分别指系统采集得到的清晰图像和模糊图像；λDOB、λside和λcS是正则化参数；其中，表示对光谱数据S在色散方向进行差分运算，表示对模糊图像D在色散方向进行差分运算；Eside＝‖S·...

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