申请/专利权人：中国科学院国家空间科学中心

申请日：2021-12-23

公开（公告）日：2024-04-26

公开（公告）号：CN114264370B

主分类号：G01J3/28

分类号：G01J3/28;G01J3/02;G06T11/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.26#授权;2022.04.19#实质审查的生效;2022.04.01#公开

摘要：本发明涉及成像光谱仪技术领域，特别涉及一种压缩感知计算层析成像光谱仪系统和成像方法，包括：光学单元I、电学单元II和后端数据处理单元III；光学单元I包括：视场成像组件1、空间光调制器2、二次成像组件3、CGH色散元件4和会聚收光部件5；电学单元II包括：光电阵列探测器6、数据采集缓存部件7、连续可调谐激光器8、标定点生成器9和信号同步控制模块10；后端数据处理单元III包括：投影标定矩阵处理部件11和压缩感知成像光谱重建部件12；本发明改善了传统成像光谱受FPA面阵规模和CGH色散元件有限投影角度与范围导致的有限信号测量失锥问题，并且光谱图像清晰。

主权项：1.一种压缩感知计算层析成像光谱仪系统，包括：光学单元（I）、电学单元（II）和后端数据处理单元（III）；其特征在于，所述光学单元（I）包括：视场成像组件（1）、空间光调制器（2）、二次成像组件（3）、CGH色散元件（4）和会聚收光部件（5）；所述电学单元II包括：光电阵列探测器（6）、数据采集缓存部件（7）、连续可调谐激光器（8）、标定点生成器（9）和信号同步控制模块（10）；所述后端数据处理单元（III）包括：投影标定矩阵处理部件（11）和压缩感知成像光谱重建部件（12）；其中，所述信号同步控制模块（10），用于生成同步脉冲触发信号，以使空间光调制器（2）、数据采集缓存部件（7）和标定点生成器（9）同步；所述连续可调谐激光器（8），用于在标定过程中，逐个选择波段并依次输出，所述波段作为标定光源，依次照射到所述视场成像组件（1），还用于在探测目标过程中输出成像光源，并照射至所述视场成像组件（1）；所述视场成像组件（1），用于在标定过程中收集标定光信号，并将其成像到所述空间光调制器（2）选定的成像区域；还用于在探测目标过程中收集由观测目标透射、反射或辐射出的探测目标光信号，并成像到所述空间光调制器（2）成像区域；所述空间光调制器（2）包括若干个像素点，用于在标定过程中，所述成像区域内的像素点在所述标定点生成器（9）的控制下，依次开合，用于逐个调制每个像素点的所述标定光信号；其中，调制后的所述标定光信号反射到二次成像组件（3）后成像到CGH色散元件处经调制形成分光投影，并通过所述标定点生成器（9）基于所述标定光信号对应的所述波段和像素点位置，对所述每个像素点的标定光信号进行标定，并将标定点信息发送至所述数据采集缓存部件（7），以标定每个像素点的调制后的标定光信号的立方体投影关系；还用于在探测目标过程中全部打开成像区域内的像素点，对探测目标光信号进行调制，并全反射至所述二次成像组件（3）；所述二次成像组件（3），用于在标定过程中收集所述调制后的标定光信号，并进行准直处理，二次成像至所述CGH色散元件（4），还用于在探测目标过程中，收集所述调制后的探测目标光信号，并进行准直处理，二次成像至所述CGH色散元件（4）；所述CGH色散元件（4），用于在标定过程中，对二次成像标定光信号进行分光投影处理，以生成标定光谱色散投影光信号，并投射到所述会聚收光部件（5），还用于在探测目标过程中，对二次成像探测目标光信号进行色散分光处理，以形成探测目标光谱色散投影光信号；所述会聚收光部件（5），用于在标定过程中，收集所述标定光谱色散投影光信号，并会聚到所述电学单元（II）的光电阵列探测器（6）；还用于在探测目标过程中，收集所述探测目标光谱色散投影光信号，并会聚到所述电学单元（II）的光电阵列探测器（6）；所述光电阵列探测器（6），用于在标定过程中，探测并收集所述会聚收光部件（5）收集到的所述标定光谱色散投影光信号，并将其转化为投影电信号，以生成标定色散投影图，并将其输入至所述数据采集缓存部件（7）储存；还用于在探测目标过程中，探测并收集所述会聚收光部件（5）收集到的所述探测目标光谱色散投影光信号，并将其转化为投影电信号，以生成目标色散投影图，并将其输入至所述数据采集缓存部件（7）储存；所述投影标定矩阵处理部件（11），用于在标定过程中，利用所述数据采集缓存部件（7）中的标定色散投影图和标定点信息，按照空间像素点位置序和波段序进行映射处理，以得到系统投影矩阵，并以稀疏阵形式存储；所述压缩感知成像光谱重建部件（12），在探测目标过程中，利用所述探测目标光谱色散投影光信号和系统投影矩阵，通过压缩感知重建算法进行光谱立方体重建，以获得光谱图像。

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百度查询： 中国科学院国家空间科学中心 一种压缩感知计算层析成像光谱仪系统和成像方法

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