[发明专利]光谱成像设备和方法

说明书

一种设备包括：光谱滤波器(26)，具有可变光谱滤波器透射(FT(λ))；基于事件的成像传感器(27)，被配置为产生测量事件(y₁，y₂，…，y_n)，这些事件对应于由观察到的光谱(X(λ))产生的滤波器响应(Y(t))的变化；以及处理器(28)，被配置为控制光谱滤波器(26)的滤波器透射(FT(λ))，使得滤波器透射(FT(λ))随着时间(t)扫过波长(λ)，并且处理器被配置为基于对应于滤波器响应(Y(t))的测量事件(y₁，y₂，…，y_n)并基于滤波器透射(FT(λ))产生观察到的光谱(X(λ))的估计(X^*(λ))。

技术领域

本公开总体上涉及光谱成像系统领域。

背景技术

光谱成像是光谱学和摄影的领域，其中，在图像平面的各个位置收集完整的光谱或一些光谱信息。多光谱成像测量多个光谱带中的光。高光谱成像是光谱成像的一个特例，通常有数百个连续的光谱带可用。例如，多光谱/高光谱图像传感对材料分类非常感兴趣。获得高空间、时间和光谱精度的测量非常重要。在这种高精度系统中捕捉的数据量非常大，并且需要对数据进行压缩(例如，从400nm到800nm以1nm步长采样的16位全HD分辨率图像每次捕捉将产生约1.5G字节的数据)。

现有的光谱成像系统应用各种方法来获取光谱图像信息。最已知的技术是在图像传感器上应用镶嵌(mosaicking，拼接)(类似于应用红-绿-蓝(即所谓的拜耳图案)的普通成像传感器)，其中，每个图像像素被具有已知光谱灵敏度的不同类型的滤色器覆盖。这种方法降低了依赖于滤色器数量的空间图像精度，并提供了低光谱分辨率能力。为了恢复光谱图像信息，必须应用复信号重建方法。其他系统尝试利用全局变化的滤色器，但是这些系统受到传感器的时间采样限制、相机系统的大形状因数以及由于大量获取数据而面临的数据带宽问题。

发明内容

根据第一方面，本公开提供了一种具有可变光谱滤波器透射的光谱滤波器；基于事件的成像传感器，被配置为产生对应于由观察到的光谱产生的滤波器响应变化的测量事件；以及处理器，被配置为控制光谱滤波器的滤波器透射，使得滤波器透射随时间扫过波长，并被配置为基于对应于滤波器响应的测量事件和基于滤波器透射来产生观察到的光谱的估计。

根据另一方面，本公开提供了一种方法，方法包括：产生对应于由观察到的光谱产生的光谱滤波器的滤波器响应变化的测量事件；控制光谱滤波器的滤波器透射，使得滤波器透射随时间扫过波长；并且基于对应于滤波器响应的测量事件和基于滤波器透射来生成观察到的光谱的估计。

在从属权利要求、以下描述和附图中阐述了其他方面。

附图说明

通过参考附图的示例来说明实施方式，其中：

图1示意性地示出了传统光谱成像系统中的处理；

图2示意性示出了基于压缩事件的光谱成像系统的实施方式；

图3示意性地示出了光谱滤波器FS(t)的扫过；

图4示出了在滤波器透射将是如图3所示的不同波长具有不同透射幅度的一系列狄拉克(Dirac)脉冲的情况下，随时间t、相应波长λ的示例性有效滤波器透射FT(t)；

图5示意性地示出了滤波器透射FT(t)随时间t、相应波长λ的更真实的行为；

图6示意性地示出了根据图4的情况，当光谱滤波器随时间变化时，基于压缩事件的光谱成像系统在存在输入光谱的情况下如何表现；

图7a示意性示出了在基于压缩事件的光谱成像系统中事件驱动的光谱成像的原理；

图7b示意性地更详细地示出了基于事件的成像传感器如何生成测量事件；