[发明专利]分割投影成像系统的快速定标方法及装置

说明书

本申请公开了一种分割投影成像系统的快速定标方法及装置，其中，方法包括：确定分割投影成像系统的物面中心、微反射镜阵列中心和探测器面中心的对心；将单狭缝靶标装入夹具中，利用采集的探测图像计算各个子孔径的空间信息；调整靶标位置，对视场进行水平扫描，得到所有条带信息，以完成横向视场定标；将水平的多狭缝靶标替换单狭缝靶标，并调整靶标角度，在系统视场范围内进行竖直方向扫描，以完成纵向定标；通过空间维度扫描，对采集到的所有定标图像进行数据处理，获得分割投影成像系统的查找表。本申请实施例可以基于微反射镜阵列的分割投影成像系统建立包含物面和像面空间映射关系的查找表，不但保证定标位置精度，而且提高定标效率。

技术领域

本申请涉及仪器装置定标技术领域，特别涉及一种分割投影成像系统的快速定标方法及装置。

背景技术

光谱成像技术能获取目标场景的二维空间信息和一维光谱信息，已广泛应用于生物医学成像、环境监测、农业生产等领域。基于微反射镜阵列的视场分割投影光谱成像系统(IMS)是一种快照式光谱成像系统，可以在单次曝光时间内获取目标完整的图谱数据立方体，相较于传统的扫描式光谱成像系统，在实时探测场景更具优势。

IMS系统利用微反射镜阵列将目标的一次像切割形成若干狭长的条带像，各微反射镜具备不同的二维空间指向角，且呈周期性排布，将条带像投影到不同方向，经过二次成像在探测器面形成重新排列的条带像，系统利用棱镜作为色散元件获取各条带像的光谱信息，最终建立目标三维数据立方体和二维探测图像的一一映射关系。因此，建立包含物面和像面映射关系的查找表是进行数据重构的基础，空间定标的准确性直接影响了重构数据的精度。

相关技术中，如边缘对准法，其基本原理是对具有锐利边缘的目标进行成像，对重构图像进行图像处理，使得边缘特征对齐，以此来构造查找表。由于系统畸变等原因，探测图像中存在不同程度的失真，因此基于局部特征建立的查找表不能很好地应用于全局图像，从而导致图像质量和光谱精度的降低。又如点扫描法，其使用均匀面光源照明，在物面放置针孔掩膜，通过移动掩膜，实现物面逐体素扫描，最终提取探测器响应区域质心来构建查找表。点扫描方法的定标精度高于边缘对准法，但需要对二维视场进行逐点扫描，因此定标过程十分耗时。再如单缝扫描法，其使用一个与微反射镜长度方向垂直的光学狭缝在物面完成对微反射镜长度方向的扫描，利用微反射镜阵列自身的分割投影特性完成另一方向的扫描，该方法大幅提高了定标速度，但是忽略了微反射镜阵列的视场特性，导致定标结果的准确度不足。

申请内容

本申请提供一种分割投影成像系统的快速定标方法及装置，以解决了相关技术中，在建立包含物面和像面映射关系的查找表进行数据重构时，无法保证定标位置精度，并且定标效率较低的技术问题。

本申请第一方面实施例提供一种分割投影成像系统的快速定标方法，包括以下步骤：基于分割投影成像系统制得十字叉丝、单狭缝靶标和多狭缝靶标，并利用所述十字叉丝靶标完成分割投影成像系统的物面中心、微反射镜阵列中心和探测器面中心的对心；将所述单狭缝靶标装入夹具中，使得狭缝长度方向垂直于中心微反射镜长度方向，使其一次像穿过各微反射镜面中心位置，利用采集的探测图像计算各个子孔径的空间信息；调整靶标位置，使得所述狭缝长度方向平行于所述中心微反射镜长度方向，且一次像位于中心微反射镜中间位置，对视场进行水平扫描，得到所有条带信息，以完成横向视场定标；将水平的多狭缝靶标替换所述单狭缝靶标，并调整靶标角度，使所述狭缝长度方向与所述中心微反射镜的长度方向垂直，且与探测器像素行方向重合，且在系统视场范围内进行竖直方向扫描，以完成纵向定标；通过空间维度扫描，对采集到的所有定标图像进行数据处理，获得所述分割投影成像系统的查找表。

可选地，在本申请的一个实施例中，还包括：根据所述分割投影成像系统的放大率和探测器像素尺寸计算狭缝宽度。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述狭缝宽度的计算公式为：