红外宽波段高光谱计算成像装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种红外宽波段高光谱计算成像装置，其包括前置红外镜头、编码模板生成加载、反射式空间光调制器、红外中继透镜组、单元型光谱辐射计、红外光谱计算成像模块、硬件同步控制器；还公开了红外宽波段高光谱计算成像方法。本发明专利技术利用单元型光谱辐射计具有较宽的光谱响应范围和较低的系统噪声的优势，不仅避免机械扫描弊端、减小数据采集量、缩短成像所需要的时间，而且提高光谱分辨率和空间分辨率；本发明专利技术不仅具备傅里叶光谱辐射计的实时、快速、准确、灵敏度高等特点，还有效地克服了传统单元非成像型红外成像光谱计存在的机械扫描速度慢，数据冗余量大等不足。

Infrared wide band hyperspectral computing imaging device and method thereof

The invention discloses an infrared wide band hyperspectral computing imaging device, which comprises a front infrared lens, a code template generation loading, a reflective spatial light modulator, an infrared relay lens group, a unit type spectral radiometer, an infrared spectrum computing imaging module, and a hardware synchronization controller; and also discloses an infrared wide band hyperspectral imaging device. Spectral imaging method. The invention utilizes the advantages of the unit type spectral radiometer with wide spectral response range and low system noise, not only avoids the disadvantages of mechanical scanning, reduces the amount of data acquisition, shortens the time required for imaging, but also improves the spectral resolution and spatial resolution; the invention not only has the reality of the Fourier spectral radiometer. The advantages of time, speed, accuracy and high sensitivity also effectively overcome the shortcomings of traditional unit non-imaging infrared imaging spectrometer, such as slow mechanical scanning speed and large data redundancy.

【技术实现步骤摘要】
红外宽波段高光谱计算成像装置及其方法
本专利技术属于光谱成像
，具体涉及一种红外宽波段高光谱计算成像装置及其方法。
技术介绍
红外光谱辐射计是测量物体在红外波段发射光谱的仪器设备。通过获取物体的红外光谱辐射，来分析物体的辐射特性与物理属性，如确定物体红外发射光谱的峰值强度、位置和形状，分析气体的红外光谱吸收特性等；因此，它已被广泛地应用于农业、环境、地质、石油、安防、军事等领域。红外光谱辐射计可分为单元非成像型和成像型两类。单元非成像型红外光谱辐射计以系统视场为单位，每次采集一个视场内的红外光谱辐射分布数据，其数据不包含目标空间信息；其突出特点是具有很宽的光谱响应范围和较低的系统噪声；但是，由于是机械扫描式，其对系统稳定性要求高；而且采集数据量巨大，不利于传输和存储。成像型红外光谱辐射计的光电传感模块由大量的单元传感器组成，每个单元传感器完成其所观测的瞬时视场的红外光谱辐射测量，由此实现空间分解的红外光谱辐射测量，获得系统视场内的红外辐射的空间分布信息；然而，成像型红外光谱辐射计需要对目标在各个维度上进行多次曝光及多次扫描才能获得目标的完整的三维立体数据，导致观测时间延长，而且本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种红外宽波段高光谱计算成像装置，其特征在于，其包括前置红外镜头、编码模板生成加载、反射式空间光调制器、红外中继透镜组、单元型光谱辐射计、红外光谱计算成像模块、硬件同步控制器；所述前置红外镜头模块，用于将目标场景红外辐射会聚到反射式空间光调制器的靶面上；所述编码模板生成器模块，用于通过计算机预先生成多次测量加载的伯努利随机编码模板矩阵，矩阵元素的取值为“‑1”和“1”，且服从伯努利随机分布，并将随机编码模板传递给反射式空间光调制器；所述反射式空间光调制器，位于前置红外镜头的焦平面上，其光学窗口进行ZnSe材料二次封装后覆盖目标场景红外辐射中的红外波段1‑15μm；再根据实时随机编码模板对目...

【技术特征摘要】
1.一种红外宽波段高光谱计算成像装置，其特征在于，其包括前置红外镜头、编码模板生成加载、反射式空间光调制器、红外中继透镜组、单元型光谱辐射计、红外光谱计算成像模块、硬件同步控制器；所述前置红外镜头模块，用于将目标场景红外辐射会聚到反射式空间光调制器的靶面上；所述编码模板生成器模块，用于通过计算机预先生成多次测量加载的伯努利随机编码模板矩阵，矩阵元素的取值为“-1”和“1”，且服从伯努利随机分布，并将随机编码模板传递给反射式空间光调制器；所述反射式空间光调制器，位于前置红外镜头的焦平面上，其光学窗口进行ZnSe材料二次封装后覆盖目标场景红外辐射中的红外波段1-15μm；再根据实时随机编码模板对目标场景红外辐射的随机反射完成对目标场景的编码调制；所述红外中继透镜组模块，用于将所述反射式空间光调制器调制后的光路会聚到单元型光谱辐射计；所述单元型光谱辐射计，用于根据所述光路测定的光谱分布并且发送到红外计算成像模块；所述红外计算成像模块，用于根据所述光谱分布和计算编码成像原理重构目标场景不同波段的图谱信息获得红外宽波段高光谱图像；所述硬件同步控制器，用于通过时序控制使反射式空间光调制器和单元型光谱辐射计实现同步编码调制和数据采集。2.根据权利要求1所述的红外宽波段高光谱计算成像装置，其特征在于，所述红外中继透镜组模块包括反射镜和红外透镜组，所述反射镜用于调整经过光场调制后的光路；所述红外透镜组由焦点和光轴相互重合的多个透镜组成，所述红外透镜组的透镜焦距和通光口径根据单元型光谱辐射计接收口径和位置调整，以便被单元型光谱辐射计接收。3.根据权利要求1或2所述的红外宽波段高光谱计算成像装置，其特征在于，所述反射式空间光调制器，具体用于通过电路控制微反射镜根据加载生成的随机编码模板改变翻转状态，其中，“-1”表示微反射镜翻转-12°，“1”表示微反射镜翻转+12°。4.一种红外宽波段高光谱计算成像方法，其特征在于，该方法为：根据伯努利随机编码模板对红外目标场景随机编码，对编码后目标信号进行压缩采样，最后根据重构算法重构获得的压缩编码采样信号获得原始红外高光谱图像。5.根据权利要求4所述的红外宽波段高光谱计算成像方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：步骤一：假设原始红外光谱图像数据立方体VP×Q×L，其分辨率大小为P×Q，光谱通道数为L，现将立方体中第l个光谱通道的第(i，j)个像素强度表示为则目标场景红...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦翰林，杨硕闻，曾庆杰，梁瑛，吴金莎，延翔，周慧鑫，刘燕，杨毓鑫，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61