[发明专利]压缩光谱成像系统、重建方法、装置及终端设备

权利要求书

1.一种压缩光谱成像系统，该系统包括探测光源，所述探测光源照射到待测物体上得到反射光，沿着所述反射光的传播方向依次包括分光光栅、数字微镜、合光光栅和探测器；其特征在于，所述数字微镜用于对照射到所述数字微镜的光进行编码；

所述系统还包括计算和控制单元，分别连接所述探测器和所述数字微镜，所述计算和控制单元用于：

确定所述数字微镜一个正弦编码图形所占编码像素数目N，及多个循环分布的所述正弦编码图形的编码像素初始点对应的所述探测器的像素位置(m,n₀)；

将具有不同周期和不同相位值的所述正弦编码图形写入所述数字微镜；

接收所述探测器在所述正弦编码图形的周期取不同值，并针对不同周期，改变所述正弦编码图形的相位值得到的多个光谱图像；

分别组合所述探测器上每个像素点的多个所述光谱图像，重建所述反射光的原始光谱图像。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述探测器的像素与所述数字微镜的编码像素对应，所述探测器的像素位置(m,n)对应的所述正弦编码图形的编码函数为其中，为相位值；N为一个所述正弦编码图形所占的编码像素数目，对应分光光栅分光后波段所占像素数目，为正整数；u为傅里叶系数，为小于N的整数；k+1为所述正弦编码图形的编码像素位置，对应分光后波段的编码像素位置，为小于N的整数；Δn为像素位置(m,n)与像素位置(m,n₀)之间的像素偏移。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分光光栅之前还包括第一准直镜组，所述分光光栅和数字微镜之间还包括第一聚焦镜组，所述数字微镜和合光光栅之间还包括第二准直镜组，所述合光光栅和探测器之间还包括第二聚焦镜组。

4.如权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，所述计算和控制单元具体用于控制所述数字微镜形成多个条形正弦编码图形。

5.一种压缩光谱重建方法，其特征在于，所述方法由权利要求1-4任一项所述系统的所述计算和控制单元执行，该方法包括：

确定所述数字微镜一个所述正弦编码图形所占编码像素数目N，及多个循环分布的所述正弦编码图形的编码像素初始点对应的探测器的像素位置(m,n₀)；

将具有不同周期和不同相位值的所述正弦编码图形写入所述数字微镜；

接收所述探测器在所述正弦编码图形的周期取不同值，并针对不同周期，改变所述正弦编码图形的相位值得到的多个光谱图像；

分别组合所述探测器上每个像素点的多个所述光谱图像，重建所述反射光的原始光谱图像。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述接收所述探测器在所述正弦编码图形的周期取不同值，并针对不同周期，改变所述正弦编码图形的相位值得到的多个光谱图像，包括：

所述接收所述探测器上像素位置(m,n)检测到的光谱图像

其中，I(m,n,λ_k)为所述探测器上像素位置(m,n)对应的原始光谱数据；D₀为噪声数据；为所述探测器的像素位置(m,n)对应的所述正弦编码图形的编码函数，为相位值；u为傅里叶系数，为小于N的整数；k+1为所述正弦编码图形的编码像素位置，为小于N的整数；Δn为像素位置(m,n)与像素位置(m,n₀)之间的像素偏移，λ_k为所述探测光源的波段。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述分别组合所述探测器上每个像素点的多个所述光谱图像，重建所述反射光的原始光谱图像，包括：

将所述探测器上像素位置(m,n)在采用傅里叶系数u时进行多步相移得到的多个光谱图像组合，得到组合光谱图像，并调整为傅里叶变换形式；

针对每个像素位置，将不同傅里叶系数u对应的调整为傅里叶变换形式的组合光谱图像进行傅里叶逆变换，重建所述原始光谱图像。