【技术实现步骤摘要】
本申请涉及压缩成像领域，特别是涉及一种高速光谱压缩成像装置及方法。
技术介绍
1、光谱成像技术是一种将成像技术和光谱技术相结合的新型多维信息获取技术，能探测获得被测目标的二维空间信息和一维光谱信息构成的数据立方体，经过数据处理能够获得不同地物的光谱曲线，这种既能成像又能获取目标光谱曲线的“谱像合一”的技术，称为成像光谱技术。光谱成像技术是光谱分析技术和图像分析技术的完美结合，同时具备光谱分辨能力和图像分辨能力，可以对被测物体进行定性、定量、定位分析，利用物体表面成分的光谱差异，可以实现对目标的精确识别和定位，进而使其在大气探测、地球资源调查、军事侦察、水体遥感、环境检测、医学观察、食品安全检测等领域都具有广泛的应用。
2、传统的高速光谱成像压缩装置采用掩膜与色散棱镜的方式进行光谱编码，然后采用1:1(黑：白)空间调制编码，再通过低速相机采集压缩编码图像，最后利用压缩感知算法重构高速光谱运动场景。这种方式存在是相机cmos的光电转换速度与响应度无法满足高速光谱场景的实时采集，同时高速光谱的图像数据需要超大的传输带宽与存储空间的问题；另外，由于掩膜与色散棱镜的编码方式，使得高速光谱成像压缩装置的结构复杂且稳定性差，且其具有光能利用率低、鲁棒性弱、光照强度要求苛刻的缺陷，这些缺陷都严重限制了高速光谱成像装置的小型化与多照度场景的实际应用。
技术实现思路
1、本申请实施例提供了一种高速光谱压缩成像装置及方法，对成像面利用量子点光谱编码板进行光谱编码并利用空间光调制器进行渐进式时
2、第一方面，本申请实施例提供了一种高速光谱压缩成像装置，包括：沿光路依次设置的第一镜头、量子点光谱编码板、第二镜头、分光棱镜、空间光调制器、第三镜头以及灰度相机，分光棱镜的另一光路出口方向设置有彩色相机，其中量子点光谱编码板上的不同量子点具有不同的光谱响应值，被拍摄场景经过第一镜头成像在量子点光谱编码板上进行光谱编码得到光谱编码图像，光谱编码图像通过第二镜头以及分光棱镜后分成第一光路和第二光路，其中第一光路将光谱编码图像成像在彩色相机上，第二光路将光谱编码图像成像在空间光调制器上进行时间编码并压缩得到光谱时间编码图像，光谱时间编码压缩图像数量达到压缩比时触发灰度相机曝光采集得到光谱时间压缩图像。
3、第二方面，本申请实施例提供了一种高速光谱压缩成像方法，包括以下步骤：设置空间光调制器的图像压缩比，利用权利要求1到4任一所述的高速光谱压缩成像装置获取至少一光谱时间压缩图像；对每一光谱时间压缩图像采用视频重建算法进行视频重建得到对应的多张重建光谱压缩图像，将所有重建光谱压缩图像、量子点编码板图像以及光谱编码图像采用光谱重建算法进行光谱重建得到对应每一光谱时间压缩图像的高速光谱运动图像。
4、第三方面，本申请实施例提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序包括用于控制过程以执行过程的程序代码，所述过程包括所述的高速光谱压缩成像方法。
5、本专利技术的主要贡献和创新点如下：
6、本申请实施例取代了传统的采用掩膜与色散棱镜的方式进行光谱编码的方式，采用量子点光谱编码板进行光谱编码的同时利用空间光调制器进行时间编码，启动低速的灰度相机采集压缩后的光谱时间编码压缩图，并利用高速光谱压缩成像算法对其进行重构得到高速光谱运动图像。本方案通过引入空间光调制器进行压缩的方式提高了对运动场景的实时采集响应度，同时降低了图像数据的传输带宽；且利用量子点光谱编码板替代原有的色散棱镜和掩码的编码方式，也在一定程度上简化了整体高速光谱压缩成像装置的结构，提高了该高速光谱压缩成像装置在多照度和高时效性的运动场景中的应用。
7、本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图像和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。
8、附图像说明
9、此处所说明的附图像用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图像中：
10、图1是根据本申请实施例的高速光谱压缩成像装置的结构示意图；
11、图2是根据本申请一种实施例的高速光谱压缩成像方法的实现逻辑示意图；
12、图3是根据本申请实施例的电子装置的硬件结构示意图。
13、图中：1-第一镜头，2-量子点光谱编码板，3-第二镜头，4-彩色相机，5-分光棱镜，6-空间光调制器，7-第三镜头，8-灰度相机，9-照度仪，10-控制单元。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种高速光谱压缩成像装置，其特征在于，包括：沿光路依次设置的第一镜头、量子点光谱编码板、第二镜头、分光棱镜、空间光调制器、第三镜头以及灰度相机，分光棱镜的另一光路出口方向设置有彩色相机，其中量子点光谱编码板上的不同量子点具有不同的光谱响应值，被拍摄场景经过第一镜头成像在量子点光谱编码板上进行光谱编码得到光谱编码图像，光谱编码图像通过第二镜头以及分光棱镜后分成第一光路和第二光路，其中第一光路将光谱编码图像成像在彩色相机上，第二光路将光谱编码图像成像在空间光调制器上进行时间编码并压缩得到光谱时间编码图像，光谱时间编码压缩图像数量达到压缩比时触发灰度相机曝光采集得到光谱时间压缩图像。
2.根据权利要求1所述的高速光谱压缩成像装置，其特征在于，包括用于探测环境照度的照度仪，当照度仪探测到环境照度处于低照度区间范围内，设置空间光调制器的二值编码黑白块比例为第一范围区间，当照度仪探测到环境照度处于中照度区间范围内，设置空间光调制器的二值编码黑白块比例为第二范围区间，当照度仪探测到环境照度处于高照度区间范围内，设置空间光调制器的二值编码黑白块比例为第三范围区间，其中第一范围区间
3.根据权利要求2所述的高速光谱压缩成像装置，其特征在于，包括控制单元，控制单元同照度仪以及空间光调制器通信连接，控制单元获取照度仪探测的环境照度后根据环境照度调控空间光调制器的二值编码黑白比例的范围区间。
4.根据权利要求1所述的高速光谱压缩成像装置，其特征在于，设置空间光调制器的图像压缩比，每当空间光调制器完成一次编码时触发彩色相机曝光采集，当空间光调制器编码数量达到图像压缩比的数量时触发灰度相机进行曝光采集。
5.一种高速光谱压缩成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的高速光谱压缩成像方法，其特征在于，获取照度仪探测的环境照度，根据所述环境照度设置空间光调制器的二值编码黑白块比例。
7.根据权利要求5所述的高速光谱压缩成像方法，其特征在于，将每一光谱时间压缩图像同对应该光谱时间压缩图像的空间光调制器编码的多张光谱时间编码图像输入到视频重建算法中重建，得到对应的多张重建光谱压缩图像。
8.根据权利要求5所述的高速光谱压缩成像方法，其特征在于，将对应同一光谱时间压缩图像的所有重建光谱压缩图像、量子点编码板图像以及对应于该光谱时间压缩图像的光谱编码图像同时输入到光谱重建算法中进行光谱重建，得到对应每一光谱时间压缩图像的高速光谱运动图像。
9.根据权利要求5所述的高速光谱压缩成像方法，其特征在于，被拍摄场景为运动场景，高速光谱压缩成像方法依次循环编码直到完成运动场景的拍摄，组合多张重建的高速光谱运动图像得到重建的运动场景视频。
10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序包括用于控制过程以执行过程的程序代码，所述过程包括根据权利要求5至9任一项所述的高速光谱压缩成像方法。
...【技术特征摘要】
1.一种高速光谱压缩成像装置，其特征在于，包括：沿光路依次设置的第一镜头、量子点光谱编码板、第二镜头、分光棱镜、空间光调制器、第三镜头以及灰度相机，分光棱镜的另一光路出口方向设置有彩色相机，其中量子点光谱编码板上的不同量子点具有不同的光谱响应值，被拍摄场景经过第一镜头成像在量子点光谱编码板上进行光谱编码得到光谱编码图像，光谱编码图像通过第二镜头以及分光棱镜后分成第一光路和第二光路，其中第一光路将光谱编码图像成像在彩色相机上，第二光路将光谱编码图像成像在空间光调制器上进行时间编码并压缩得到光谱时间编码图像，光谱时间编码压缩图像数量达到压缩比时触发灰度相机曝光采集得到光谱时间压缩图像。
2.根据权利要求1所述的高速光谱压缩成像装置，其特征在于，包括用于探测环境照度的照度仪，当照度仪探测到环境照度处于低照度区间范围内，设置空间光调制器的二值编码黑白块比例为第一范围区间，当照度仪探测到环境照度处于中照度区间范围内，设置空间光调制器的二值编码黑白块比例为第二范围区间，当照度仪探测到环境照度处于高照度区间范围内，设置空间光调制器的二值编码黑白块比例为第三范围区间，其中第一范围区间的黑块占比低于第二范围区间的黑块占比，第二范围区间内的黑块占比低于第三范围区间内的黑块占比。
3.根据权利要求2所述的高速光谱压缩成像装置，其特征在于，包括控制单元，控制单元同照度仪以及空间光调制器通信连接，控制单元获取照度仪探测的环境照度后根据环境照度调控空间光调制器的二值编码黑白比例的范围区间。
...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘星，吴华铮，郑巳明，曹淼，袁鑫，
申请(专利权)人：西湖大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。