[发明专利]一种基于散射介质的超分辨光谱成像系统及方法

权利要求书

1.一种基于散射介质的超分辨光谱成像系统，其特征在于，包括：标定支路(A)、待测支路(B)、散射介质(4)、透镜(5)及探测器(6)；所述散射介质(4)、所述透镜(5)及所述探测器(6)依次串行连接；其中，

在光源标定阶段，所述散射介质(4)与所述标定支路(A)连接，用于接收由所述标定支路(A)产生的点光源标定信号并对所述点光源标定信号进行编码处理形成第一光束；

在采集阶段，所述散射介质(4)与所述待测支路(B)连接，用于接收由所述待测支路(B)产生的待测信号光并对所述待测信号光进行编码处理形成第二光束；

所述透镜(5)用于对所述第一光束或所述第二光束进行成像，形成散斑图；

所述探测器(6)用于接收所述散斑图；

所述标定支路(A)包括光源模块(1)、第一准直扩束系统(2)和针孔(3)，所述光源模块(1)、所述第一准直扩束系统(2)和所述针孔(3)依次串行连接且所述针孔(3)与所述散射介质(4)连接；所述待测支路(B)包括待测光源(7)、第二准直扩束系统(8)和目标(9)，所述待测光源(7)、第二准直扩束系统(8)和目标(9)依次串行连接且所述目标(9)与所述散射介质(4)连接。

2.根据权利要求1所述的超分辨光谱成像系统，其特征在于，所述光源模块(1)和所述待测光源(7)均为非相干光光源，且所述待测光源(7)的光谱范围包含于所述光源模块(1)的光谱范围。

3.根据权利要求1所述的超分辨光谱成像系统，其特征在于，所述第一准直扩束系统(2)与所述第二准直扩束系统(8)结构相同，均包括第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜的光轴重合。

4.根据权利要求3所述的超分辨光谱成像系统，其特征在于，所述光源模块(1)、所述待测光源(7)均位于所述第一透镜的焦距处。

5.根据权利要求1所述的超分辨光谱成像系统，其特征在于，所述散射介质(4)为各向同性介质。

6.根据权利要求5所述的超分辨光谱成像系统，其特征在于，所述散射介质为厚度为80±25微米的氧化锌。

7.一种基于散射介质的超分辨光谱成像方法，适用于权利要求1～6任一项所述的超分辨光谱成像系统，其特征在于，所述方法包括：

步骤1：搭建标定支路；

步骤2：对光源模块的光谱范围进行扫描以得到系统的光谱点扩散函数；

步骤3：搭建待测支路；

步骤4：采集待测光源下携带目标信息的散斑图；

步骤5：将所述待测支路中的目标替换为所述标定支路的针孔，测量所述待测光源下系统的第一点扩散函数；

步骤6：根据压缩感知理论对所述光谱点扩散函数进行光谱重建，并利用所述散斑图和所述第一点扩散函数进行去卷积操作以实现对目标的成像。

8.根据权利要求7所述的超分辨率光谱成像方法，其特征在于，在步骤1之前，还包括：

步骤X：根据携带目标信息的所述待测光源的光谱范围及光谱分辨率确定所述光源模块待标定的光谱范围及步长；

相应地，步骤2包括：

步骤21：根据所述步长，调整所述光源模块，使其依次输出以步长为间隔的中心波长；

步骤22：使用探测器对每个中心波长的光对应的强度分布图进行采集，得到不同中心波长的第二点扩散函数；

步骤23：将不同中心波长的所述第二点扩散函数组合形成所述光谱点扩散函数。