【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高光谱成像，具体涉及一种滤光编码元件及其高光谱成像芯片和成像方法。
技术介绍
1、传统成像技术是将光信号转换为电信号，复又将电信号转换为光信号，这种来回转换过程通常都是失真的，即最终得到的光信号只包含了图像的灰度值(黑白图像)或者红绿蓝三色信号强度(彩色图像)。相较传统的成像技术，高光谱成像技术获取的是图像的光谱信息，除了包括图像信息外，还包括每个像素点的光谱数据(强度-波长曲线)。由于不同物质的组分不同，其对于光的吸收和反射存在特异性。因此，通过高光谱成像技术能够全面获取物质反射光光谱信息，从而对物质的识别更真切，在军事伪装识别、地球环境监测、遥感智慧农业等领域具有重要应用前景。
2、虽然高光谱成像技术获取的图像更逼真，但由于高光谱成像技术需要对三维形式的信息进行获取，即一维的光谱坐标和二维的空间坐标，可用符号i(x，y，λ)表示。由于高光谱成像技术对上述信息的获取需求，一般包括三种图像信息的扫描方式，点扫描、线扫描和非扫描三种。点扫描主要每次获取物体上一点的光谱信息i(λ)，通过x-y逐点扫描成像；线扫面主要每次获取一条线上每点光谱信息i(x，λ)，然后通过y方向逐线扫描成像；而非扫描方式主要在x-y方向扫描，再通过波长扫描光谱成像。上述三种扫描方式的成像速度均具有限制因素，如扫描速度慢、可调谐滤光片调制速度慢等。此外，上述三种方式均需用到色散元件，而导致成像仪体积和重量偏大，不利于携带。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有高光谱成像技术存在成像速度
2、第一方面
3、本专利技术的构思之一在于，通过x×y组具备过滤相同预设光谱滤光波段能力的滤光单元，组成用于高光谱成像的滤光编码元件，从而可实现高光谱快速成像。即本专利技术提供了一种滤光编码元件，所述滤光编码元件包括：x×y组滤光单元，任一滤光单元具备过滤相同预设光谱滤光波段的能力；所述滤光单元包括a×b组滤光点，不同滤光点具有差异设置的吸收截止波长，用于实现对预设光谱滤光波段的覆盖。
4、值得理解的是，任一滤光单元相当于一个光谱成像仪的滤光组件，而所有滤光单元具备过滤相同预设光谱滤光波段的能力，相当于具有过滤相同预设光谱滤光波段的多个光谱成像仪集成在一起，实现高光谱成像。而任一滤光单元均包括a×b组滤光点，这些滤光点被设置成具有差异的吸收截止波长，通过这些差异设置的吸收截止波长共同组成对预设光谱滤光波段的覆盖。
5、进一步的，所述滤光单元至少包括第一滤光实体区和第二滤光实体区；任一滤光单元的第一滤光实体区与其相邻滤光单元的第二滤光实体区组合，组成滤光复用单元；所述滤光复用单元具备过滤预设光谱滤光波段的能力。
6、具体的，本专利技术的又一构思在于通过滤光单元内滤光点组成的区域的复用，提升高光谱成像芯片的成像像素。
7、值得说明的是，一滤光单元的第一滤光实体区和相邻滤光单元的第二滤光实体区组成的滤光复用单元包含的滤光点，同滤光单元实体包含的a×b组滤光点相比，差异设置的吸收截止波长在宏观上相同(可以不用分别微观差异)，从而滤光复用单元同样具备过滤预设光谱滤光波段的能力。进而，通过滤光单元的复用，可以组成x×y组滤光复用单元，利用x×y组滤光单元和x×y组滤光复用单元，基本可使高光谱成像芯片的分辨率翻倍。
8、进一步的，所述滤光单元包括第三滤光实体区，通过第一滤光实体区、第二滤光实体区和第三滤光实体组成滤光复用单元。
9、值得说明的是，若引入第三滤光实体区，在逐一复用的情形下，理论提升分辨率至三倍。
10、在一些实施例，第一滤光实体区和第二滤光实体区可采用左右、上下、对角等切分方式进行切分。
11、进一步的，第一滤光实体区和第二滤光实体区也可分别取自不相邻的两个实际滤光单元，从而进一步提升分辨率的可扩展性。
12、进一步的，任一滤光点的构造材料为量子点材料或钙钛矿材料。
13、具体的，基于上述构思基础，滤光点采用量子点材料或钙钛矿材料，可极大缩减滤光编码元件的尺寸大小，从而使本专利技术的应用场景得到扩展。
14、在一些实施例，所述量子点材料包括：cds量子点、cdsxse1-x量子点、cdse量子点、cdte量子点、pbs量子点、pbse量子点。
15、进一步的，通过对量子点材料的材质，和/或，尺寸的调节，完成对吸收截止波长的调节。
16、在一些实施例，所述钙钛矿材料为abx3，a位为甲胺、甲脒、铯离子或任两种及以上的组合，b位为铅离子，c位为卤素离子、氯离子、溴离子、碘离子或任两种及以上的组合。
17、进一步的，通过对钙钛矿材料类别，和/或，组成成分比例的调节，完成对吸收截止波长的调节。
18、在一些实施例，所述预设光谱滤光波段为400nm-2500nm。
19、具体的，高光谱成像芯片的需求，可对选定合适的预设光谱滤光波段的范围。
20、值得说明的是，本专利技术的主要构思在于使滤光单元内各滤光点具备差异设置的吸收截止波长。因此，宏观上可对滤光点的具体材质进行隐藏，而只要该滤光点具备相应的吸收截止波长即可。而从微观上，滤光点通过材质、尺寸、比例等的选用用于实现宏观表现的，相应的吸收截止波长。因此，在预设光谱滤光波段400nm-2500nm的具体实现上，a×b组滤光点具有三种选择方案，一是均采用量子点材料实现，二是均采用钙钛矿材料实现，三是采用量子点材料和钙钛矿材料混合实现。
21、在一些实施例，不同滤光点的吸收截止波长的间隔≤10nm。
22、第二方面，本专利技术提供了一种基于滤光编码元件的高光谱成像芯片，包括如第一方面任一实施例提供的一种滤光编码元件。
23、具体的，本专利技术提供的一种基于滤光编码元件的高光谱成像芯片，包括：图像传感器；所述图像传感器通过滤光编码元件对入射光进行过滤。
24、值得理解的是，本专利技术提供了一种滤光编码元件的应用场景，所述滤光编码元件用于对进入图像传感器的入射光进行过滤。同时，图像传感器内部的处理单元和滤光编码元件设置的x×y组滤光单元一一对应，从而通过滤光编码元件和图像传感器联合使用，实现高光谱成像。
25、进一步的，所述图像传感器具有同步处理滤光单元和复用滤光单元过滤光的能力。
26、进一步的，本专利技术提供的一种基于滤光编码元件的高光谱成像芯片的高光谱成像波段为400nm-2500nm。
27、第三方面，本专利技术提供了一种基于滤光编码元件的高光谱成像方法，用于如第二方面任一实施例提供的一种基于滤光编码元件的高光谱成像芯片。
28、具体的，本专利技术提供的一种基于滤光编码元件的高光谱成像方法，包括以下步骤：
29、s1、分别采集具备滤光编码元件和不具备滤光编码元件的高光谱成像芯片的信号强度，通过两者信号强本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种滤光编码元件，其特征在于，所述滤光编码元件包括：X×Y组滤光单元，任一滤光单元具备过滤相同预设光谱滤光波段的能力；
2.如权利要求1所述一种滤光编码元件，其特征在于，所述滤光单元至少包括第一滤光实体区和第二滤光实体区；
3.如权利要求1或2任一项所述一种滤光编码元件，其特征在于，任一滤光点的构造材料为量子点材料或钙钛矿材料。
4.如权利要求3所述一种滤光编码元件，其特征在于，所述量子点材料包括：CdS量子点、CdSxSe1-x量子点、CdSe量子点、CdTe量子点、PbS量子点、PbSe量子点。
5.如权利要求3所述一种滤光编码元件，其特征在于，所述钙钛矿材料为ABX3，A位为甲胺、甲脒、铯离子或任两种及以上的组合，B位为铅离子，C位为卤素离子、氯离子、溴离子、碘离子或任两种及以上的组合。
6.如权利要求3所述一种滤光编码元件，其特征在于，所述预设光谱滤光波段为400nm-2500nm。
7.如权利要求3所述一种滤光编码元件，其特征在于，任一滤光点根据其吸收截止波长，选用对应材质或对应尺寸大小的量子点
8.如权利要求7所述一种滤光编码元件，其特征在于，不同滤光点的吸收截止波长的间隔≤10nm。
9.一种基于滤光编码元件的高光谱成像芯片，包括如权利要求1-8任一项所述一种滤光编码元件，其特征在于，包括：图像传感器；
10.一种基于滤光编码元件的高光谱成像方法，用于如权利要求9所述一种基于滤光编码元件的高光谱成像芯片，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种滤光编码元件，其特征在于，所述滤光编码元件包括：x×y组滤光单元，任一滤光单元具备过滤相同预设光谱滤光波段的能力；
2.如权利要求1所述一种滤光编码元件，其特征在于，所述滤光单元至少包括第一滤光实体区和第二滤光实体区；
3.如权利要求1或2任一项所述一种滤光编码元件，其特征在于，任一滤光点的构造材料为量子点材料或钙钛矿材料。
4.如权利要求3所述一种滤光编码元件，其特征在于，所述量子点材料包括：cds量子点、cdsxse1-x量子点、cdse量子点、cdte量子点、pbs量子点、pbse量子点。
5.如权利要求3所述一种滤光编码元件，其特征在于，所述钙钛矿材料为abx3，a位为甲胺、甲脒、铯离子或任两种及以上的组合，b位为铅离子，c位为卤素离...
【专利技术属性】
技术研发人员：张建兵，马雯凯，杨扬，薛谦，张涵秋，张道礼，高亮，唐江，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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