[发明专利]一种基于S矩阵狭缝阵列的短波红外高光谱视频成像系统

权利要求书

1.一种基于S矩阵狭缝阵列的短波红外高光谱视频成像系统，包括望远镜(1)、S矩阵狭缝阵列(2)、视场光阑(3)、高精度电控位移台(4)、光谱仪组件(5)以及数据处理模块(6)，其特征在于：

所述S矩阵狭缝阵列(2)位于望远镜(1)的焦面位置；所述视场光阑(3)位于S矩阵狭缝阵列(2)与光谱仪组件(5)之间，用于限制S矩阵狭缝阵列(2)中参与编码的狭缝条数；所述光谱仪组件(5)安装于视场光阑(3)后，其包括分光器与探测器，分光器由棱镜+透镜组构成，探测器用来采集由S矩阵狭缝阵列(2)空间调制+分光器分光的混叠光谱信号；所述高精度电控位移台(4)用于移动S矩阵狭缝阵列(2)，其在运动过程中需实时反馈位置信息，并产生同步TTL信号控制探测器触发曝光；数据处理模块(6)将采集到的混叠数据解混，获得三维光场信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于S矩阵狭缝阵列的短波红外高光谱视频成像系统，其特征在于：所述的高精度电控位移台(4)是一种绝对位置精准可控的一维运动电机，其定位精度优于5％的像素宽度，并在运动的任意绝对位置产生TTL同步信号。

3.根据权利要求1所述的一种基于S矩阵狭缝阵列的短波红外高光谱视频成像系统，其特征在于：所述的光谱仪组件(5)包括分光器和探测器两部分，分光器是一种能在一个面空间中色散系数保持一致的面视场光谱仪组合器件，并且面视场宽度优于视场光阑(3)的宽度；探测器是一种积分时间、帧频可控的面阵光传感器，探测器曝光模式为外部触发模式，外部信号来自高精度电控位移台(4)生成的同步信号。

4.根据权利要求1所述的一种基于S矩阵狭缝阵列的短波红外高光谱视频成像系统，其特征在于：所述的数据处理模块(6)为一种实时矩阵计算模块，将采集到的混叠数据输入数据处理模块，数据处理模块将混叠数据按照对应编码矩阵计算原始信号，然后将图像对应的原始信号按照不同波段拼接，生成高光谱图像。具体的，探测器单一像素采集到的是空间与光谱混叠的信息，记生成的S矩阵为S，阶数为n，S为由“0、1”组成的满秩矩阵，第n行记作s_n，即表示编码值，保证经过n次采样后，空谱信息被全部采集。假设成像目标为q，q＝(q₁，q₂，q₃，...，q_n)，其中q₁,q₂,q₃,...,q_n表示目标信号的灰度DN(Data Number)值，W＝[w₁,w₂,w₃,…,w_n]，w₁,w₂,w₃,…,w_n为探测器上获得的经过S矩阵编码的混合叠加信号DN值，则：

W＝qS

由S编码矩阵性质可知，矩阵满足可逆性质，所以可由矩阵计算原始信号

其中，S^-1为S的逆矩阵，为空谱错位的原始信号，在不考虑成像误差的情况下，经过简单的数据拼接即可获得实际原始数据，此为垂直线视场一维空间及其对应的光谱信息采集的过程，线视场之间信息的采集计算方法相互独立，因此可并行采集计算。