[发明专利]一种用于水下的非线性光谱成像系统与方法

权利要求书

1.一种用于水下的非线性光谱成像系统，包括沿光路依次设置的前置光学系统(1)、准直镜(2)、第一分光元件、DMD或空间光调制器(4)、第二分光元件及成像镜(6)；

其特征在于：

还包括随机共振系统和微光探测器(7)；

所述微光探测器(7)位于成像镜(6)的焦平面处，用于探测图像信息并将图像信息反馈至随机共振系统；

所述随机共振系统包括非线性晶体单元(8)与反馈电压调整系统；所述非线性晶体单元(8)位于前置光学系统(1)的一次像面处，用于对光信号进行非线性调制；所述反馈电压调整系统与微光探测器(7)及非线性晶体单元连接，用于根据微光探测器(7)反馈的图像信息调整非线性晶体单元(8)的电压。

2.根据权利要求1所述的用于水下的非线性光谱成像系统，其特征在于：非线性晶体单元(8)包括四种不同的非线性晶体，排列为田字形放置于前置光学系统(1)的一次像面处，所述非线性晶体单元能够沿其中心轴转动。

3.根据权利要求2所述的用于水下的非线性光谱成像系统，其特征在于：四种不同的非线性晶体分别在不同的窄带范围内具有随机共振能力，四种不同的非线性晶体组合能够在可见光范围内实现随机共振。

4.根据权利要求1-3任一所述的用于水下的非线性光谱成像系统，其特征在于：所述第一分光元件与第二分光元件均为光栅。

5.根据权利要求4所述的用于水下的非线性光谱成像系统，其特征在于：所述微光探测器(7)为EMCCD、SCMOS、CCD或ICCD。

6.一种基于权利要求1-5任一所述的用于水下的非线性光谱成像系统的水下的非线性光谱成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：光源发射的激光经景物反射后进入前置光学系统(1)，前置光学系统(1)将入射光信号成像在非线性晶体单元(8)上，非线性晶体单元(8)对入射光进行非线性调制后，经过准直镜(2)准直到达第一分光元件，第一分光元件对经过非线性调制和准直的光信号进行位移及色散分光，色散分光后的光信号经过DMD或空间光调制器(4)的编码调制，然后再经过第二分光元件的反向位移和色散汇聚作用，得到编码后的图像数据，编码后的图像数据经过成像镜(6)成像于微光探测器(7)，微光探测器(7)获得景物的图像信息；

步骤二：微光探测器(7)将图像信息发送至反馈电压调整系统；

步骤三：反馈电压调整系统根据图像信息调节非线性晶体单元(8)的电压，判断微光探测器(7)输出图像的变化，直至获得清晰的图像。

7.根据权利要求6所述的用于水下的非线性光谱成像系统的水下的非线性光谱成像方法，其特征在于：所述步骤三包括逐步调节四个非线性晶体电压的步骤。

8.根据权利要求7所述的用于水下的非线性光谱成像系统的水下的非线性光谱成像方法，其特征在于，具体通过：

1)光源发射的激光经景物反射后进入前置光学系统(1)；

2)以用于水下的非线性光谱成像系统中心为轴线，以90度为间隔，旋转成像系统，使得入射光信号依次通过四个非线性晶体，再分别依次通过准直镜(2)、第一分光元件、DMD或空间光调制器(4)、第二分光元件及成像镜(6)，成像于微光探测器(7)；

3)微光探测器(7)获得四次测量结果的图像信息，拼接后形成全视场图像信息；

4)微光探测器(7)将全视场图像信息反馈至反馈电压调整系统；

5)观察微光探测器(7)输出图像的变化，反馈电压调整系统根据图像信息分别调整四个非线性晶体的电压，直至获得清晰的图像。

9.根据权利要求6-8任一所述的用于水下的非线性光谱成像系统的水下的非线性光谱成像方法，其特征在于：所述光源为超连续谱白光激光器。