[发明专利]红外光谱成像系统及其光谱图像重构方法

权利要求书

1.一种红外光谱成像系统，其特征在于，包括：前置光学系统、抛物面反射镜、凸面光栅、微镜阵列器件DMD、红外探测焦平面阵列IRFPA和数据采集处理模块；

所述前置光学系统用于将目标场景的图像成像至焦平面位置；

所述抛物面反射镜用于所述焦平面位置的成像进行准直后，传输至所述凸面光栅上；

所述凸面光栅用于将收到的准直光进行衍射色散，并将所述一级衍射光反射回所述抛物面反射镜上；

所述抛物面反射镜还用于将接收的一级衍射光进行汇聚后，成像至微镜阵列器件DMD上；

所述微镜阵列器件DMD用于对从所述抛物面反射镜收到的汇聚光信号进行编码调制，并将调制后的光信号反射给所述抛物面反射镜；

所述抛物面反射镜还用于将接收到的从所述微镜阵列器件DMD反射回的光信号进行准直，并将准直后的光信号反射给所述凸面光栅；

所述凸面光栅还用于再次将收到的准直光进行衍射色散，并将所述一级衍射光反射回所述抛物面反射镜上；

所述抛物面反射镜还用于再次将收到的光信号进行汇聚后，并成像至红外探测焦平面阵列IRFPA上；

所述红外探测焦平面阵列IRFPA用于将收到的光信号转换成数字图像信号并传输给所述数据采集处理模块；

所述数据采集处理模块用于将收到的数据进行存储，并利用编码信息对数据进行光谱图像重构，以重建出场景的光谱数据立方。

2.根据权利要求1所述的红外光谱成像系统，其特征在于，还包括系统控制模块；所述系统控制模块中存储有N个编码模板，编号分别为1,2，……，N-1，N；

所述系统控制模块用于驱动控制微镜阵列器件DMD，以实现N种编码调制。

3.一种权利要求1-2任一项所述的红外光谱成像系统的控制方法，其特征在于，包括：

S1、系统控制模块控制驱动微镜阵列器件DMD按照编码模板来实现编码调制，数据采集处理模块采集此时红外探测焦平面阵列IRFPA输出的图像数据I₁，并将图像数据存储下来；

S2、更换编码模板，重复步骤S1，直至遍历所有编码模板，最终数据采集处理模块采集的图像数据为I₁，I₂,……，I_N-1,I_N；

S3、数据采集处理模块利用光谱图像重构算法对I₁，I₂,……，I_N-1,I_N进行重构，获得最终的光谱数据立方。

4.一种权利要求1-2任一项所述的红外光谱成像系统中应用的光谱图像重构方法，其特征在于，包括：

将N个编码模板先各自排成行向量，再堆叠合成为一个矩阵S，矩阵S中的元素S_ij表示微镜阵列器件DMD在第i次调制中对第j个像元的调制作用，如果调制是正向通过，则S_ij＝1，否则S_ij＝0；

将采集到的N个图像矩阵堆叠成一个矩阵Y，矩阵Y中的Y_ij表示第i帧图像矩阵中的第j个像素值；

假设最终需要获得图像数据立方可以表示成X，按照等式Y＝SX来对求解，获得X＝S^-1Y；其中，最终获得的X为一个N行的矩阵，矩阵X_ij的元素表示第i个波段图像的第j个像素值。

5.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求4所述光谱图像重构方法的步骤。

6.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求4所述光谱图像重构方法的步骤。