[发明专利]一种基于DLP技术和压缩感知理论的超灵敏光谱检测方法及系统

权利要求书

1.一种基于DLP技术和压缩感知理论的超灵敏光谱检测系统，包括滤光片/滤光系统(1)，第一透镜(2)、狭缝(3)、准直/聚焦镜(4)、光栅(5)、DMD器件(6)、单点探测器(7)、电控系统及软件(8)、第二透镜(9)；其特征在于：所述滤光片/滤光系统(1)接收外部传送的光线，并选择性的滤除不需要的，将有用的光线传送到第一透镜(2)上；所述第一透镜(2)接收到滤光系统所传送的光线，将光线汇聚到狭缝(3)的入口处；所述狭缝(3)将光线进行衍射后传送到准直/聚焦镜(4)上；所述准直/聚焦镜(4)将衍射光准直投射到光栅(5)上；所述光栅(5)对不同波长的光线进行分光处理，并从低到高依次传送到DMD器件(6)的反射面上；所述DMD器件(6)的电路单元与电控系统及软件(8)连接，根据光谱分辨率的需求，随机的反射各单元镜片的光线，并传送到第二透镜(9)上；所述第二透镜(9)将DMD反射回来的光汇聚，并传送到单点探测器(7)表面；所述单点探测器(7)对光信号进行转换，其电路部分与电控系统及软件(8)连接，将转换后的电信号提供给电控系统及软件(8)中的压缩感知采样软件；所述压缩感知采样软件是基于压缩感知理论，根据光栅分光系统的光谱分辨率需求进行设计的；所述压缩感知采样软件通过以下步骤进行压缩感知采样：

将DMD反射镜片的状态按照系统设计的M行N列随机矩阵进行设置，其中M<<N，使得以随机组合的方式采集光谱信号；所述随机组合采用随机单位矩阵作为变换矩阵得到的随机矩阵；所述的光谱信号为第二透镜(9)汇聚DMD器件(6)反射回来的光谱信号；所述M行N列的M值和N值通过软件进行实时设置，通过不同的数值组合调节系统光谱分辨率并达到系统测量精度要求；

将DMD器件(6)反射的随机光谱信号经第二透镜(9)全部汇聚到单点探测器(7)表面，采用探测器测量该随机信号的总信号强度；所述总信号强度为单次随机测量的光谱信号的总和；

重复测量M次随机选取的光谱信号的总信号强度，所述的重复测量指在不改变前端光谱信号的基础上实现的多次测量；

记录每次测量的随机信号的强度值，并构建一个M行1列的测量矩阵，所述测量矩阵是压缩感知采样软件的一部分，其实时的保存到系统软件存储区；

根据测量矩阵、随机矩阵以及误差矩阵进行压缩感知求解，得到实际的光谱信号强度，所述的压缩感知求解指的是基于压缩感知理论的公式求解，该公式求解在压缩感知采样软件中实现。