[发明专利]一种基于晶体线偏器的透射式双通道压缩成像方法及系统

说明书

本发明公开的一种基于晶体线偏器的透射式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，在相同探测器情况下，将时间分辨率提高一倍，在相同成像时间分辨率精度要求下，数据量降低一倍。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。本发明通过基于晶体线偏器的透射式双通道压缩成像，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，显著提高监控跟踪系统的目标识别概率的效果，还可获取目标的偏振信息，且具有成像系统分辨率高、带宽窄、简易装调、加工可行性高、结构紧凑、稳定性高、经济性好优点。

技术领域

本发明属于计算成像技术领域，涉及一种基于晶体线偏器的透射式双通道压缩成像方法及系统。

背景技术

随着科学技术的不断发展，目标探测、识别与跟踪等领域对光学系统的要求越来越高，目前光学系统逐渐朝着大视场、长焦距的方向不断发展。长焦距是为了更高的分辨率，焦距越长，分辨率越高，目标在图像中占据的像素数越多，越利于目标的探测和识别；视场越大可获取的目标空间信息越多，监控范围越大，有利于对高机动目标的监测、观察和跟踪，防止丢失目标。但视场和焦距一直是一对矛盾的量，视场和焦距的提高都会迅速的增大光学系统的像面，而受限于半导体加工工艺，大靶面的CCD和CMOS非常难以获得，因此常用解决此问题的方法有探测器拼接、复眼、扫描等方法。但探测器拼接会造成中间拼接部分漏视场等情况，而且对于红外探测器，造价十分昂贵。复眼会极大的增加系统的体积、重量和数据量。扫描则需要复杂的光学扫描机构和电机，这会降低设备的可靠性和时间分辨率。

2021年，北京理工大学的柯钧等人在《High-resolution fast mid-waveinfrared compressive imaging》中提出用压缩感知的方法提高获取的低分辨率图像的分辨率，但该方法光学系统本身的视场和焦距依旧符合传统成像理论，且需要多张图像才能计算恢复出单张图像，降低了时间分辨率。

发明内容

为了解决传统光学设计方法中视场和焦距的矛盾问题，本发明公开一种能同时提高视场和焦距的基于晶体线偏器的透射式双通道压缩成像方法及系统。要解决的技术问题是：通过基于晶体线偏器的透射式双通道共用像面压缩成像，实现单次曝光同时捕获双通道视场对应的物方场景的图像，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，还可获取目标的偏振信息，且具有成像分辨率高、带宽窄、简易装调、加工可行性高、结构紧凑、稳定性高、经济性好的优点。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明公开的一种基于晶体线偏器的透射式双通道压缩成像方法，通过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，在相同探测器情况下，将时间分辨率提高一倍，且在相同成像时间分辨率精度要求下，数据量降低一倍。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，进而提高成像系统的结构紧凑性、稳定和经济性。综上所述，本发明通过基于晶体线偏器的透射式双通道压缩成像，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，还可获取目标的偏振信息，且具有成像系统分辨率高、带宽窄、简易装调、加工可行性高、结构紧凑、稳定性高、经济性好优点。

本发明公开一种基于晶体线偏器的透射式双通道压缩成像方法，将基于晶体线偏器的透射式双通道压缩成像拓展为基于晶体线偏器的透射式多通道压缩成像，进一步扩大成像视场，提高成像系统的结构紧凑性、经济性、分辨率，压缩成像系统带宽。

所述一种基于晶体线偏器的透射式双通道压缩成像方法，实现方法如下：

步骤一：对基于晶体起偏器的透射式双通道压缩成像光路获取的成像光束，按照下述四个约束条件进行频域编码，编码调制通过在次镜上添加特殊相位实现，得到频域编码后的成像光束。