[发明专利]一种成像光谱系统中多通道孔径编码方法

说明书

技术领域：

本发明涉及多通道编码孔径技术，具体来说是一种成像光谱系统中多通道孔径编码方法，它主要用于为高信噪比成像光谱系统提供光谱维或者空间维的编码孔径。

背景技术：

传统基于色散型的成像光谱仪按照成像方式来分一般分成两种：光机扫描方式和推扫方式。光机扫描式成像光谱仪的扫描镜由刈幅的一端快速扫描至另一端，完成穿轨方向空间维的成像，而机载或者星载平台的运动则完成沿轨方向空间维的成像。由于穿轨方向的扫描速度很快，导致探测器针对每个空间位置点的驻留时间很短，较短的积分时间降低了信噪比；推扫式成像光谱仪为了提高光谱分辨率和空间分辨率，往往减小置于物镜焦平面的狭缝宽度。如此一来，进入系统视场光阑的光通量也会减小，原本就因为光栅分光而分散在面阵探测器各行的单波长辐射能量相应地进一步减小，影响了整个成像光谱仪系统的信噪比性能。而数字微镜器件(Digital Micro-mirror Device,DMD)的引入，为实现高信噪比成像光谱系统提供了可能。

基于DMD的成像光谱仪一般将DMD置于物镜焦平面或者第一级光栅准直汇聚后的焦平面上，作为空间维或者光谱维的光调制器。而DMD上每个微镜单元独立可控性又提供了多通道编码的优势。整个微镜阵列是具有快速翻转、高速调制的能力的，但是如果前端控制器缺少高速数据传输通路以及相应的缓存策略的话，就会严重制约编码孔径系统的编码性能，进而影响到成像光谱系统的信噪比和实时性等。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种成像光谱系统中多通道孔径编码方法，实现多通道编码模板的生成和在数字微镜器件上的高速加载。

为实现上述目的，本发明所采用的硬件平台主要包括主机、编码孔径控制器和DMD驱动器。

各个硬件组成部分需要满足：所述的主机为具有USB接口的计算机。所述的编码孔径控制器包括一片USB控制器芯片，一片FPGA和一片大容量数据存储器。所述的USB控制器芯片具有一个连接主机的USB接口，和一个连接外部设备的从器件FIFO(Slave FIFO)接口。所述的FPGA具有存储器控制器模块(MCB)。所述的大容量数据存储器容量应当足够大，能存储一定帧数的编码模板数据。所述的DMD驱动器包括一片DMD复位驱动芯片和一片DMD芯片。所述的DMD复位驱动芯片和所述的DMD芯片都具有LVDS接口。

各个硬件组成部分的连接关系为：主机和编码孔径控制器之间通过USB传输线缆连接；编码孔径控制器和DMD驱动器之间通过并行接口连接；DMD复位驱动芯片和DMD芯片之间通过LVDS接口连接。

本发明具体实现多通道孔径编码的流程如下：

步骤1：根据成像光谱系统光谱通道数确定编码阶数s，根据成像光谱系统探测器积分时间确定编码驻留时间t；

步骤2：根据编码阶数s对应得到长度为m的最大长度线性移位寄存器序列[a₁,a₂,...,a_m]，其中a_i∈{0,1},i＝1,2,...,m，并且m＝s；

步骤3：构造编码矩阵H，使得