[发明专利]一种基于压缩感知的高光谱图像采集成像系统与控制方法

权利要求书

1.一种基于压缩感知的高光谱图像采集成像系统，其特征在于：包括光路成像部分和电路控制部分；光路成像部分包括第一透镜、DMD、LCTF、第二透镜和面阵CCD；

第一透镜(1)一侧设有DMD(2)，将成像目标(0)聚焦投影至DMD上；DMD对图像信息进行随机采样后反射至LCTF(3)；反射到LCTF的光通过LCTF调节，使对应波长的光可通过；第二透镜(4)位于LCTF的出射光路上；第二透镜(4)将DMD成像到面阵CCD(5)上；成像目标与DMD互为共轭面，DMD与CCD互为共轭面；

电路控制部分包括随机数发生器、FPGA控制器、DMD、LCTF、面阵CCD、CCD驱动电路、模拟加法器、ADC转换器和存储器；

随机数发生器的信号输出端与FPGA控制器的随机数发生器的信号输入端连接，FPGA控制器的CCD驱动信号输出端与CCD驱动电路连接，FPGA控制器的CCD控制信号输出端与面阵CCD的控制信号输入端连接，FPGA控制器的LCTF控制信号输出端与LCTF的控制信号输入端连接，FPGA控制器的DMD控制信号输出端与DMD的控制信号输入端连接，CCD驱动电路的驱动信号输出端与面阵CCD的驱动信号输入端连接，FPGA控制器的模拟加法器控制信号输出端、ADC转换器控制信号输出端、存储器控制信号输出端依次与模拟加法器信号输入端、ADC转换器信号输入端、存储器信号输入端连接；面阵CCD的图像模拟信号输出端与模拟加法器的图像模拟信号输入端连接，模拟加法器信号输出端与ADC转换器信号输入端连接，ADC转换器信号输出端与存储器的信号输入端连接；

DMD为数字微镜器件，LCTF为液晶可调谐滤波器，CCD为面阵电荷耦合器件，ADC转换器为模数转换器件。

2.根据权利要求1所述的一种基于压缩感知的高光谱图像采集成像系统的控制方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：

步骤一：设定光谱采样间隔为Δ、测定波段数为Z以及单波长图像大小为N×N；令j表示当前波段序号，初始化j为1；

步骤二：通过随机数发生器产生一个M×N的观测矩阵Φ，其中M＜＜N；启动FPGA控制器读取随机数发生器产生的观测矩阵Φ；令i为1，其中i表示当前压缩测量次数；

步骤三：通过FPGA产生控制DMD每行镜片翻转角度的周期时序信号，使DMD上的内部镜片按照随机矩阵的第j行0-1排布进行翻转；

步骤四：通过FPGA控制LCTF，只允许单个波长的光可以通过；

步骤五：通过面阵CCD获取每行的模拟像素，并由模拟加法器对每行模拟像素值求和，得到N个观测值，其中每行一个观测值，共N行；

步骤六：通过ADC转换器将模拟像素值转换为数字量，保存于存储器；

步骤七：若i＜M，i增1，返回步骤三继续执行；否则j增1，若j≤Z返回步骤二继续执行，否则停止循环。