一种基于时域拉伸的单像素高光谱成像方法及装置制造方法及图纸

技术编号:43933769 阅读:14 留言:0更新日期:2025-01-07 21:27
本发明专利技术涉及高光谱成像技术领域,具体涉及一种基于时域拉伸的单像素高光谱成像方法及装置。所述方法包括:宽波段信号光经过待测样品,获得二维图像信息和一维光谱信息,利用空间光调制模块生成掩模图案,对携带有样品信息的信号光进行空间编码调制;空间编码后的宽波段信号光经多模光纤有效收集并匀化不同空间频率成分,随后由时间拉伸模块进行时间拉伸实现不同波长在时域上的分离,利用单像素探测器记录信号脉冲的时域信息;通过信号光频率和时间延时量精确的对应关系将时间映射回频谱,根据已知的掩模序列和不同波长对应的信号强度,结合关联算法得到高光谱图像。该技术方案能够实现兼具快速、高光谱分辨率和高灵敏的高光谱成像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高光谱成像,具体涉及一种基于时域拉伸的单像素高光谱成像方法及装置


技术介绍

1、高光谱成像技术能够探测获得被测目标的二维空间信息和一维光谱信息,是一种将成像技术和光谱技术相结合的多维信息分析技术。每种材料在电磁波谱的不同波长区域都有其独特的光谱特征,高光谱成像包含了目标特征的详细光谱响应,具有更多的光谱带和高光谱分辨率,有潜力去捕捉不同环境条件下的光谱差异。因此,高光谱成像技术已成为空间解析不同化学成分的不可或缺的工具。

2、鉴于高光谱成像技术优异的光谱分辨率与宽光谱覆盖范围,其涵盖了广泛的应用场景,例如:在农业研究中,为检索各种作物和土壤属性,及时有效地检测到养分缺失、作物疾病等早期信号;在远程环境遥感和矿物含量测绘中,通常需要详细绘制地壳的化学成分组成;在生物医学检测中,对于组织和器官的病理检查,需要同时对多个目标进行反馈分析。因此,发展兼具快速、高光谱分辨率和高灵敏的高光谱成像技术一直以来是国际研究热点,其所具备的基于图像的非接触性、非破坏性、检测特异性等优势为精准农业、远程遥感和医学诊断分析等应用提供了有力支撑。

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【技术保护点】

1.一种基于时域拉伸的单像素高光谱成像方法,其特征在于,包括:宽波段信号光经过待测样品,获得二维图像信息和一维光谱信息,利用空间光调制模块生成掩模图案,对携带有样品信息的信号光进行空间编码调制;空间编码后的宽波段信号光经多模光纤收集并匀化不同空间频率成分,随后由时间拉伸模块进行时间拉伸实现不同波长在时域上的分离,利用单像素探测器记录信号脉冲的时域信息;通过信号光频率和时间延时量精确的对应关系将时间映射回频谱,根据已知的掩模序列和不同波长对应的信号强度,结合关联算法得到高光谱图像。

2.根据权利要求1所述的一种基于时域拉伸的单像素高光谱成像方法,其特征在于,空间光调制模块生成m...

【技术特征摘要】

1.一种基于时域拉伸的单像素高光谱成像方法,其特征在于,包括:宽波段信号光经过待测样品,获得二维图像信息和一维光谱信息,利用空间光调制模块生成掩模图案,对携带有样品信息的信号光进行空间编码调制;空间编码后的宽波段信号光经多模光纤收集并匀化不同空间频率成分,随后由时间拉伸模块进行时间拉伸实现不同波长在时域上的分离,利用单像素探测器记录信号脉冲的时域信息;通过信号光频率和时间延时量精确的对应关系将时间映射回频谱,根据已知的掩模序列和不同波长对应的信号强度,结合关联算法得到高光谱图像。

2.根据权利要求1所述的一种基于时域拉伸的单像素高光谱成像方法,其特征在于,空间光调制模块生成m个特定的编码图案对携带有样品信息的信号光进行空间强度编码,该过程表示为:

3.根据权利要求1所述的一种基于时域拉伸的单像素高光谱成像方法,其特征在于,在时间拉伸模块前加入可调滤波器实现对信号光频率和时间延时量关系的标定,通过设置可调滤波器不同的滤波频率,并测得对应的时间,得到信号光频率和时间延时量的对应关系。

4.根据权利要求1所述的一种基于时域拉伸的单像素高光谱成像方法,其特征在于,通过信号光频率和时间延时量精确的对应关系将时间映射回频谱,根据已知的掩模序列和不同波长对应的信号强度,结合关联算法得到高光谱图像,包括以下内容:

5.一种基于时域拉伸的单像素高光谱成像装置,其特征在于,包括光源模块、空间调制模块、时间拉伸模块、数据采集模块和图像处理模块;所述光源模块用于输出的宽波段信号光照射待测样品,获得二维图像信息和一维光谱信息;所述空间调制模块用于对携带有样品信息的信号光进行编码调制;所述时间拉伸模块用于将编码后的宽波段信号光在时域上分散开,由数据采集模块记录信号...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄坤孙奔曾和平
申请(专利权)人:华东师范大学
类型:发明
国别省市:

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