[发明专利]压缩感知编码超分辨光谱成像仪的光谱定标系统及方法

说明书

本发明涉及一种压缩感知编码超分辨光谱成像仪光谱定标系统及方法，该光谱定标装置包括由压缩感知编码超分辨光谱成像仪、可调单色光源、积分球、标准图像传感器及图像采集系统、三维精密调整台及调整台控制器组成；该定标方法是利用标准图像传感器作为中介元件实现了对压缩编码超分辨光谱成像仪进行光谱定标。本发明解决了目前针对压缩编码超分辨光谱成像仪由于成像探测器尺寸大于编码模板尺寸而导致的无法定标的技术问题。

技术领域

本发明涉及光谱定标领域，适用于压缩感知编码超分辨光谱成像仪的光谱定标系统及方法。

背景技术

光谱定标用来确定光谱成像仪的光谱通道位置和光谱响应特性，是光谱和光谱成像类仪器数据定量化的必要手段，对仪器的定量化应用具有重要意义。压缩感知编码超分辨光谱成像仪是一种基于压缩感知理论在相同传感器像元尺寸和镜头焦距条件下，能够获得更高空间分辨能力的一类计算编码型光谱成像仪。该仪器的技术原理最早见于2012年的SPIE会议论文“Spatial Super-Resolution in Code Aperture Spectral Imaging”(Proc.of SPIE Vol.8365,83650A)，由于这类仪器的像元尺寸比用来对视场进行编码的编码模板单元尺寸大，传感器成像时，每个像元获得的是编码模板若干单元在一起的混合光信号，无法准确给出每个编码模板单元对于每个光谱通道在传感器端的准确投影，因此也就无法确定光谱成像仪的准确光谱位置和响应特性，也即传统的针对编码型光谱成像仪的光谱定标方法不再适用。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种压缩感知编码超分辨光谱成像仪的光谱定标系统及方法，用于解决压缩感知编码超分辨光谱成像仪中由于像元尺寸大于编码模板尺寸而无法准确给出每个编码模板单元对于每个光谱通道在传感器端的准确投影的问题。

本发明的基本原理是：

通过调整三维精密调整台，配合计算分析编码模板上十字线标示符的成像的位置和角度，使标准图像传感器处于准确的焦面位置，且十字线标志符与标准图像传感器的像元行列重合。使可调单色光源输出的光从光谱成像仪的起始波长到截止波长依次等波长间隔的输出不同波长的单色光，并采集每个波长单色光对于的图像，通过对图像进行分析和处理给出光谱成像仪的光谱响应函数，从而完成光谱定标。

本发明的具体技术方案是：

本发明提供了一种压缩感知编码超分辨光谱成像仪的光谱定标系统，其特征在于：包括可调单色光源、积分球、标准图像传感器、图像采集系统、三维精密调整台以及调整台控制器；

可调单色光源出口对准积分球的光源入口；积分球出射的光垂直入射到待定标压缩感知编码超分辨光谱成像仪，并充满待定标压缩感知编码超分辨光谱成像仪的孔径角；

标准图像传感器设置在待定标压缩感知编码超分辨光谱成像仪的后焦面上；标准图像传感器的像元尺寸为待定标压缩感知编码超分辨光谱成像仪本体自带的图像传感器像元尺寸的正整数分之一；

标准图像传感器与图像采集系统连接；标准图像传感器安放在三维精密调整台上；三维精密调整台在调整台控制器的控制下进行上下、左右、旋转三个维度上的移动。

进一步地，可调单色光源的光谱范围覆盖待定标压缩感知编码超分辨光谱成像仪的工作谱段，且以小于待定标压缩感知编码超分辨光谱成像仪光谱分辨率1/10的波长间隔连续设置输出的单色光。

进一步地，压缩感知编码超分辨光谱成像仪的具体结构包括前置光学系统、编码模板、光谱成像系统以及图像传感器；其中，编码模板的安装位置在前置光学系统一次像面上，图像传感器的的安装位置在光谱成像系统的二次像面处；编码模板四个角的位置上分别设置“十字线”标识符。

进一步地，标准图像传感器的像元尺寸为待定标压缩感知编码超分辨光谱成像仪本体自带的图像传感器像元尺寸的1/2或1/3。