[发明专利]一种具有实出瞳的宽谱段双通道压缩成像方法及系统

说明书

本发明公开的一种具有实出瞳的宽谱段双通道压缩成像方法及系统，属于计算成像技术领域。本发明通过具有实出瞳的宽谱段双通道共用像面压缩成像，实现单次曝光同时捕获双通道图像。本发明将双通道共用像面获取的混合图像采用频域压缩方式分离，在无需增加扫描装置情况下扩大成像视场。本发明采用反射式双通道压缩成像实现双通道宽谱段成像。通过光阑前置，使实出瞳和待使用的探测器冷阑大小和位置相匹配。本发明通过具有实出瞳的宽谱段双通道压缩成像，实现大视场和长焦距并存成像，且具有成像系统分辨率高、带宽窄、成像谱段宽、结构紧凑、稳定性高、经济性好优点。本发明可广泛的应用于紫外、可见、短波红外、中波红外、长波红外等多个谱段。

技术领域

本发明属于计算成像技术领域，涉及一种具有实出瞳的宽谱段双通道压缩成像方法及系统。

背景技术

目前，科学技术不断发展，高速发展的时代对光学系统提出了新的要求，但传统光学系统设计面临严重瓶颈，无法完全解决时代的需要，计算成像应运而生。计算成像通过充分运用目前高通讯带宽、高浮点计算效率的优点，缓解光学系统的压力，在降低光学系统成本，提高光学系统性能与指标上有着巨大的应用价值。当前，光学系统在监控领域有着重大应用，在工业生产、智慧城市、智能制造、自动化、体育比赛、城市治安等诸多领域有着广阔的前景。这些应用领域也不断向光学系统设计提出新的要求和指标。

目前监控用光学镜头不断追求越来越大的视场和越来越长的焦距，越来越大的视场意味着可以监控更大的范围，获取更加丰富的物方信息，而越来越长的焦距则提高了光学系统的工作距离和空间分辨率。但受限于传统光学设计理论，视场和焦距一直是一对矛盾的量，无法同时有效提升。传统解决问题的方式有探测器拼接、复眼、扫描等方式。但探测器拼接不可避免的会造成信息量几何倍数的增长，另外探测器和探测器拼接部分会造成视场的丢失，不利于监控；复眼的设计难度大，而且加工装调都会有非常大的难度，同样会造成信息量的极具增大，成本的提高；光学扫描则会在光学系统中增加光学扫描机构和舵机等，复杂的电机系统和旋转机构会大大降低系统的可靠性，并显著提高系统的体积和重量，还会带来时间分辨率的下降。因此亟需一种能妥善解决视场和焦距之间矛盾的同时又不会带来其他矛盾的光学方案。

2016年，北京理工大学的程德文等人在《Design ofall-reflective dual-channel foveated imaging systems based on freeform optics》中提出一种反射式双通道小凹成像光学系统，通过一个通道大视场成像，另一个通道长焦距，使得大视场和长焦距兼顾，但其采用双探测器，大大增加了系统带宽，且无法实现全局的高分辨。2021年，清华大学的朱钧等人在《Simultaneous improvement offield-of-view andresolution in animaging optical system》中提出一种同时提高光学系统视场和焦距的设计方法，但其通过降低边缘视场焦距的方式来扩大视场，降低的边缘视场的分辨率，更类似于通过设计畸变来扩大视场，因此获得的图像不利于人眼观察。

发明内容

为了解决光学成像视场和焦距的矛盾问题，且为了满足红外制冷光学系统的冷光阑匹配要求，本发明公开的一种具有实出瞳的宽谱段双通道压缩成像方法及系统。要解决的技术问题是：通过宽谱段双通道共用像面压缩成像，实现单次曝光同时捕获双通道宽谱段图像，降低图像处理数据量，解决光学成像视场和焦距的矛盾，实现大视场和长焦距并存成像，且能够满足红外制冷光学系统的冷光阑匹配要求，还具有成像系统分辨率高、带宽窄、成像谱段宽、结构紧凑、稳定性高、经济性好的优点。

针对满足红外制冷光学系统的冷光阑匹配要求后，本发明不但能够应用于可见、紫外波段，还能够应用于红外波段，满足红外制冷探测器的使用需求。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。