[发明专利]一种高光谱光场的快照式成像系统以及重建算法

权利要求书

1.一种高光谱光场的快照式成像系统，其特征在于，所述快照式成像系统包括：分束器、控制器、第一观测通道以及第二观测通道；

所述分束器用于将场景的入射光线分为两路，分别进入到所述第一观测通道以及所述第二观测通道；

所述第一观测通道以及所述第二观测通道用于分别获取场景的观测结果；

所述控制器用于根据获取的所述观测结果以及高光谱光场信号中角度维度和光谱维度的相关性重建五维高光谱光场。

2.根据权利要求1所述的快照式成像系统，其特征在于，在入射光线传播方向上，所述第一观测通道依次包括：物镜、编码光圈、中继透镜、色散棱镜以及第一成像器；

所述第一观测通道用于通过所述编码光圈和所述色散棱镜对所述场景的光谱信息进行压缩采样和编码。

3.根据权利要求1所述的快照式成像系统，其特征在于，在入射光线传播方向上，所述第二观测通道依次包括：主透镜、微透镜阵列以及第二成像器；

所述第二观测通道用于通过所述微透镜阵列捕获RGB光场；其中，所述RGB光场包含所述场景的角度信息。

4.根据权利要求1所述的快照式成像系统，其特征在于，所述分束器用于将原始高光谱光场信号按照1:1的比例分成两路，分别进入所述第一观测通道以及所述第二观测通道，进入所述第一观测通道的第一路光信号和进入所述第二观测通道的第二路光信号相同。

5.根据权利要求3所述的快照式成像系统，其特征在于，所述控制器用于通过RGB光场训练三个过完备的四维字典，则各个谱带的四维光场用所述三个过完备的四维字典分别稀疏表示，利用场景在光谱维度和角度维度的相关性求解稀疏优化问题，重建所述五维高光谱光场。

6.一种高光谱光场的重建算法，用于如权利要求1-5任一项所述的快照式成像系统，其特征在于，所述重建算法包括：

通过第一观测通道以及第二观测通道分别获取场景的观测结果；

根据获取的所述观测结果以及高光谱光场信号中角度维度和光谱维度的相关性重建五维高光谱光场。

7.根据权利要求6所述的重建算法，其特征在于，所述通过第一观测通道以及第二观测通道获取场景的观测结果包括：

将所述场景的入射光线通过分束器分为两路，分别进入到所述第一观测通道以及所述第二观测通道；

通过所述第一观测通道中的编码光圈和色散棱镜对所述场景的光谱信息进行压缩采样和编码，通过所述第二观测通道中的微透镜阵列捕获RGB光场；

其中，所述RGB光场包含所述场景的角度信息。

8.根据权利要求7所述的重建算法，其特征在于，通过所述第一观测通道中的编码光圈和色散棱镜对所述场景的光谱信息进行压缩采样和编码，通过所述第二观测通道中的微透镜阵列捕获RGB光场包括：

原始高光谱光场信号经过分束器按照1:1的比例分成两路，分别进入所述第一观测通道以及所述第二观测通道，进入所述第一观测通道的第一路光信号和进入所述第二观测通道的第二路光信号相同；

所述第一观测通道利用编码函数对所述第一路光信号进行编码，得出经过编码之后的光谱信号；

将所述第一路光信号经过编码后的光谱信号中预设谱段的信号平移，得出色散之后的光谱信号；

在所述第一路光信号与所述第二路光信号同时曝光的条件下，通过所述第一观测通道获取第一路观测结果，通过所述第二观测通道获取第二路观测结果。

9.根据权利要求6所述的重建算法，其特征在于，所述根据获取的所述观测结果以及高光谱光场信号中角度维度和光谱维度的相关性重建高光谱光场图像包括：

通过RGB光场训练三个过完备的四维字典，则各个谱带的四维光场用所述三个过完备的四维字典分别稀疏表示；

利用场景在光谱维度和角度维度的相关性求解稀疏优化问题，重建所述五维高光谱光场。