[发明专利]波纹传感器、波纹重建方法及其应用

权利要求书

1.一种波纹传感器，其特征在于，包括：

采样阵列，用于对穿过波纹的折射光线进行采样；

反射板，包括光接收面，所述光接收面用于接收被采样的折射光线并形成采样光斑；

第一成像元件，用于对所述光接收面成像以获取所述采样光斑的分布信息；

控制元件，用于根据所述采样光斑的分布信息、所述反射板和第一成像元件的相对位置信息、与所述采样光斑对应的采样阵列中阵列单元的位置信息、以及与被采样的折射光线对应的入射光线的方向信息，重建波纹分布。

2.根据权利要求1所述的波纹传感器，其特征在于，所述采样阵列为小孔阵列或微透镜阵列。

3.根据权利要求1所述的波纹传感器，其特征在于，所述控制元件具体用于根据所述采样光斑的分布信息、所述反射板和第一成像元件的相对位置信息，计算所述采样光斑的位置信息；以及，

根据所述采样光斑的位置信息以及与所述采样光斑对应的采样阵列中阵列单元的位置信息，计算所述被采样的折射光线的方向信息；以及，

根据所述被采样的折射光线的方向信息以及与所述被采样的折射光线对应的入射光线的方向信息，计算对应波纹采样点的法向量，进而重建波纹分布。

4.根据权利要求1或3所述的波纹传感器，其特征在于，所述控制元件还用于根据所述被采样的折射光线对应的经纬度信息以及采样时刻信息，计算所述与被采样的折射光线对应的入射光线的方向信息；和/或所述控制元件还用于根据所述被采样的折射光线对应的经纬度信息以及采样时刻信息，确定所述采样光斑与采样阵列中阵列单元的对应关系。

5.根据权利要求1所述的波纹传感器，其特征在于，所述控制元件还用于获取同一区域目标时间段内多个历史时刻的波纹分布；以及，

根据所述多个历史时刻的波纹分布以及时间序列模型，计算所述区域目标时间段内任意时刻的波纹分布。

6.一种水下对空成像系统，其特征在于，包括：

如权利要求1至5任意一项所述的波纹传感器；以及，

第二成像元件，用于对成像目标进行成像，所述第二成像元件被设置为对成像目标的成像光线穿过所述被采样的折射光线经过的波纹；

图像校正元件，用于根据所述第二成像元件的位置信息、所述重建波纹以及成像图案中各校正单元的位置信息，对所述成像图案进行校正。

7.根据权利要求6所述的水下对空成像系统，其特征在于，还包括：

第三成像元件，用于对所述成像目标进行成像，所述第三成像元件被设置为对所述成像目标的成像光线穿过所述被采样的折射光线经过的波纹，且所述第二成像元件和第三成像元件对所述成像目标的成像角度不同。

8.根据权利要求7所述的水下对空成像系统，其特征在于，

所述图像校正元件具体用于根据所述第二成像元件和第三成像元件的位置信息以及成像图案中各校正单元的位置信息，计算所述第二成像元件和第三成像元件的对应成像光线在水中的方向信息；以及，

根据所述第二成像元件和第三成像元件的对应成像光线在水中的方向信息以及所述重建波纹，计算所述第二成像元件和第三成像元件的对应成像光线在空气中的方向信息，从而对所述成像图案进行三维校正；和/或，

所述校正单元为像素。

9.一种波纹重建方法，其特征在于，包括：

对穿过波纹的折射光线进行采样；

利用反射板的光接收面接收被采样的折射光线并形成采样光斑；

对所述光接收面成像以获取所述采样光斑的分布信息；

根据所述采样光斑的分布信息、所述反射板和第一成像元件的相对位置信息、与所述采样光斑对应的采样阵列中阵列单元的位置信息、以及与被采样的折射光线对应的入射光线的方向信息，重建波纹分布。

10.一种水下对空成像方法，其特征在于，包括：

对穿过波纹的折射光线进行采样；

利用反射板的光接收面接收被采样的折射光线并形成采样光斑；

对所述光接收面成像以获取所述采样光斑的分布信息；

根据所述采样光斑的分布信息、所述反射板和第一成像元件的相对位置信息、与所述采样光斑对应的采样阵列中阵列单元的位置信息、以及与被采样的折射光线对应的入射光线的方向信息，重建波纹分布；

对成像目标进行成像，其中，对成像目标的成像光线穿过所述被采样的折射光线经过的波纹；

根据所述成像元件的位置信息、所述重建波纹以及成像图案中各校正单元的位置信息，对所述成像图案进行校正。