[发明专利]基于微透镜阵列的快照式光场-偏振成像仪及成像方法

权利要求书

1.一种基于微透镜阵列的快照式光场-偏振成像仪，其特征在于，包括：沿光线方向依次设置的物镜(1)、视场光阑(2)、分光器(3)、成像镜(4)、光电探测器及信号处理部件一(5)、准直镜(6)、微透镜阵列一(7)、波片阵列(8)、偏振片阵列(9)、微透镜阵列二(10)以及光电探测器及信号处理部件二(11)；

目标物的光线首先经过物镜(1)汇聚到视场光阑(2)上，在经过分光器(3)后，光路分类两路，其中反射路经过成像镜(4)成像到光电探测器及信号处理部件一(5)上；透射路的光线经过准直镜(6)准直达到微透镜阵列一(7)；再经过波片阵列(8)和偏振片阵列(9)并在微透镜阵列一(7)的后焦面上生成一系列子图像；所述子图像经过微透镜阵列二(10)成像到光电探测器及信号处理部件二(11)上。

2.一种在权利要求1所述基于微透镜阵列的快照式光场-偏振成像仪上实现的基于微透镜阵列的快照式光场-偏振成像仪的成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

将光电探测器及信号处理部件二得到的原始图像按照微透镜阵列一对应分割成2×2子区域；各子区域图像是经过波片阵列和偏振片阵列调制后的光场图像，并记为透射路子图像；

在每个透射路子图像，内根据相关距离算法，计算各相邻子图像之间的视差；

根据各相邻子图像之间的视差，计算得到各中间子图上的像素点到微透镜阵列二之间的距离；

根据各中间子图上的像素点到微透镜阵列二之间的距离，计算得到目标物深度图；

根据各中间子图上的像素点到微透镜阵列二之间的距离，计算得到目标物各中间子图的重建图像；

对所有子区域的重建图像进行解调，得到代表目标物偏振信息的四个斯托克斯分量图像；

结合目标物深度图，得到目标物图像、偏振以及深度组合成四维数据立方体；

将四维数据立方体和光电探测器及信号处理部件一得到的原始图像融合，得到高空间分辨率的四维数据立方体。

3.如权利要求2所述的基于微透镜阵列的快照式光场-偏振成像仪的成像方法，其特征在于，所述各中间子图上的像素点到微透镜阵列二之间的距离与目标物深度间的关系通过校准方式获得。

4.如权利要求3所述的基于微透镜阵列的快照式光场-偏振成像仪的成像方法，其特征在于，根据各中间子图上的像素点到微透镜阵列二之间的距离，计算得到目标物深度图，具体为：根据各中间子图上的像素点到微透镜阵列二之间的距离，得到各波段的深度图像，所有波段的深度图像的平均图像为最终目标物的深度图。

5.如权利要求2所述的基于微透镜阵列的快照式光场-偏振成像仪的成像方法，其特征在于，根据各中间子图上的像素点到微透镜阵列二之间的距离，计算得到目标物的重建图像，具体为：根据各中间子图上像素点到微透镜阵列二的距离，得到各中间子图上的像素点在光电探测器及信号处理部件上的多个对应点的位置，将每一个像素点对应的多个点的探测光强计算平均值，得到各像素点的光强值，进而得到各中间子图的重建图像。

6.如权利要求2所述的基于微透镜阵列的快照式光场-偏振成像仪的成像方法，其特征在于：将四维数据立方体和光电探测器及信号处理部件一得到的原始图像融合，得到高空间分辨率的四维数据立方体，具体为：将光电探测器及信号处理部件一得到的目标物高空间分辨率图像与四维数据立方体进行配准后，再将高空间分辨率图像的高频信息注入到四维数据立方体中，最终得到目标物的高空间分辨率的四维数据立方体。