一种光谱压缩的超光谱成像系统

摘要

一种光谱压缩的超光谱成像系统，包括望远系统、掩膜、光谱成像系统、线阵探测器组件、信号处理模块。掩膜位于望远系统的成像面上，对入射的光束进行调制。光谱成像系统位于掩膜后面，将通过掩膜的光束进行光谱细分，并成像在线阵探测器组件上。线阵探测器组件将入射光信号转化为数字信号。信号处理模块对获得的信号进行处理从而获得目标的光谱信息，本发明将压缩感知成像技术与超光谱成像技术结合，将丰富的场景光谱信息压缩采样到少量的探测器数据中，对获得的图谱进行重构，利用目标的低维投影重建目标的高维数字模型，实现线阵探测器的超光谱成像。本发明降低了探测器规模及成像系统的复杂度和超光谱成像对面阵探测器的技术依赖。

主权项

一种光谱压缩的超光谱成像系统，其特征在于，包括依次布置的望远系统(1)、掩膜(2)、光谱成像系统(3)、线阵探测器组件(4)、以及信号处理模块(5)，其中，光谱成像系统(3)为色散型分光系统，包括会聚系统(3‑1)、色散系统(3‑2)、楔形棱镜(3‑3)以及成像系统(3‑4)，并且楔形棱镜(3‑3)与色散系统(3‑2)放置的色散方向互相垂直；望远系统(1)位于整个超光谱成像系统的最前端，将来自地面物体的光束会聚在其后焦平面上；掩膜(2)位于望远系统(1)的后焦平面上，对来自望远系统(1)的光束进行调制，对通过望远系统(1)的地面物体信息进行0和1的混叠编码，使部分光束通过，部分光束遮挡，实现对地面物体的稀疏采样；光谱成像系统(3)的前焦平面与望远系统(1)的后焦平面重合，对通过所述掩膜(2)的光束进行光谱细分和光谱交错混叠，并成像在线阵探测器组件(4)上；通过掩膜(2)的光束经过光谱成像系统的会聚系统(3‑1)会聚后，成为平行光束，入射到色散系统(3‑2)上，经色散分光获取地面物体的光谱信息后进入楔形棱镜(3‑3)，实现光谱交错、混叠，然后进入成像系统(3‑4)，获取地面物体混叠后的光谱信息，并成像到线阵探测器组件(4)上，使得单个地面像元目标的光谱信息经光谱成像系统被压缩到线阵探测器的单个像元中，实现景物光谱维的多个像素点与一个探测器像元的对应；线阵探测器组件(4)位于光谱成像系统的焦面上，接收来自光谱成像系统(3)的入射光信号并将其转化为数字信号；信号处理模块(5)对从线阵探测器组件(4)获得的数字信号进行处理，通过特征解耦的方法将被遮挡的光束的空间信息和光谱信息恢复出来，以获得全部地面物体的光谱信息和空间信息。