[发明专利]单像素光谱成像系统及成像方法

权利要求书

1.一种单像素光谱成像系统，包括：

干涉仪，适用于使外部输入的白光发生干涉得到干涉白光；

样品架，所述样品架上放置有待测样品，所述干涉白光透过所述待测样品，得到携带有所述待测样品光谱信息的干涉光；

空间光调制器，根据测量矩阵的至少一个模板得到至少一种翻转状态，以在每种翻转状态的作用下对所述干涉光进行振幅调制，得到调制干涉光；

单点探测器，适用于对每个模板对应的调制干涉光的强度进行探测；

计算机，根据探测得到的每个模板对应的调制干涉光的强度，得到每个模板对应的光谱，以及根据所有模板对应的光谱以及所述测量矩阵得到所述待测样品的图像，所述模板的数量小于所述待测样品图像的像素点的个数。

2.根据权利要求1所述的单像素光谱成像系统，还包括：

外设部件互连总线采集卡，适用于控制所述干涉仪的启动、适用于控制所述模板的播放以及适用于发出采样模拟信号以对所述单点探测器探测到的每个模板对应的调制干涉光的强度进行等光程差采样，并将采样结果发送至所述计算机。

3.根据权利要求2所述的单像素光谱成像系统，其中，所述干涉仪还适用于使外部输入的激光发生干涉得到干涉激光；

所述单像素光谱成像系统还包括：

激光探测器，适用于对所述干涉激光的强度进行探测；

过零比较电路，适用于根据所述干涉激光的强度，发出脉冲信号，所述脉冲信号适用于对所述单点探测器探测到的每个模板对应的调制干涉光的强度进行等光程差采样，所述数字信号经所述外设部件互连总线采集卡转换为所述采样模拟信号。

4.根据权利要求1所述的单像素光谱成像系统，还包括：

第一聚焦透镜，适用于使所述干涉仪发出的干涉白光进行聚焦；

光纤，适用于将聚焦后的干涉白光传输至所述待测样品上。

5.根据权利要求1所述的单像素光谱成像系统，还包括：

第二聚焦透镜，适用于对所述空间光调制器输出的每个模板对应的调制干涉光进行聚焦，得到聚焦干涉光；

准直镜，适用于对所述聚焦干涉光进行准直，并将准直后的干涉光输入至所述单点探测器。

6.根据权利要求1所述的单像素光谱成像系统，其中，所述激光为HeNe激光；

所述单点探测器为硅光电探测器或光电偏压探测器。

7.一种单像素光谱成像方法，利用权利要求1-6任一项所述的单像素光谱成像系统，所述方法包括：

利用干涉仪使外部输入的白光发生干涉得到干涉白光；

将所述干涉白光透过样品架上的待测样品，得到携带有所述待测样品光谱信息的干涉光；

利用空间光调制器，根据测量矩阵的至少一个模板得到至少一种翻转状态，以在每种翻转状态的作用下对所述干涉光进行振幅调制，得到调制干涉光；

利用单点探测器对每个模板对应的调制干涉光的强度进行探测；

利用计算机，根据探测得到的每个模板对应的调制干涉光的强度得到每个模板对应的光谱，以及根据所有模板对应的光谱以及所述测量矩阵得到所述待测样品的图像，其中，所述模板的数量小于所述待测样品图像的像素点的个数。

8.根据权利要求7所述的单像素光谱成像方法，还包括利用外设部件互连总线采集卡对所述单点探测器探测到的每个模板对应的调制干涉光的强度进行3差采样，并将采样结果发送至所述计算机。

9.根据权利要求8所述的单像素光谱成像方法，其中，

根据探测得到的每个模板对应的调制干涉光的强度得到每个模板对应的光谱包括：

对每个模板对应的调制干涉光的强度的采样结果进行预处理，以去除所述采样结果中的直流分量，得到预处理结果；

对所述预处理结果进行切趾操作，得到切趾结果；

对所述切趾结果进行补零和傅里叶变换得到初始光谱；

对所述初始光谱进行相位校正操作得到每个模板对应的光谱。

10.根据权利要求9所述的单像素光谱成像方法，其中，根据所有模板对应的光谱以及所述测量矩阵得到所述待测样品的图像包括：10将所述测量矩阵和所有模板对应的光谱在目标波长下的能量值输入至图像重建算法，得到带有约束的目标函数；

利用松弛变量和增强拉格朗日乘数法对带有约束的目标函数进行转换，得到不带约束的目标函数；

根据不带约束的目标函数得到所述待测样品在所述目标波长下的图像。