[发明专利]基于掩膜板调制的红外并行压缩成像系统及成像方法

权利要求书

1.一种在基于掩膜板调制的红外并行压缩成像系统上实现的红外并行压缩成像方法，所述的基于掩膜板调制的红外并行压缩成像系统包括前置红外镜头(1)、掩膜板组(2)、二维电动位移平台(3)、后置红外镜头(4)、红外焦平面探测器(5)和计算机(6)；采用掩膜板组进行空间调制：所述掩膜板组(2)位于前置红外镜头(1)的像面上，且被固定在二维电动位移平台(3)上；所述红外焦平面探测器(5)位于后置红外镜头(4)的像面上，且探测器单元分块对应于掩膜板组(2)上的独立分块区域；所述计算机(6)与二维电动位移平台(3)以及红外焦平面探测器(5)相连；

其特征在于：所述红外并行压缩成像方法如下：

根据采用的掩膜板组结构分为以下两类：

(a)水平掩膜板最小单元边长为竖直掩膜板最小单元边长的k倍，k＝2,3,…,20，此时成像方法步骤如下：

步骤1：入射光经过前置红外镜头(1)在掩膜板组(2)上成像；

步骤2：透过掩膜板组(2)的光线经过后置红外镜头(4)在红外焦平面探测器(5)上成像；

步骤3：计算机(6)控制红外焦平面探测器(5)进行数据采集，并将测量数据上传至计算机数据采集卡；

步骤4：若竖直掩膜板正好覆盖感兴趣区域则直接执行步骤5，否则计算机(6)控制二维电动位移平台(3)，将竖直掩膜板以水平移动或者连续翻转180°的方式移动到新的感兴趣区域；

步骤5：若水平掩膜板已经移动到尽头则直接执行步骤6，否则计算机(6)控制二维电动位移平台(3)，使得水平掩膜板沿水平方向移动，竖直掩膜板保持不动，重复步骤2～5，直到采集到足够多的测量数据；

步骤6：若采集的测量数据不够，则计算机(6)控制二维电动位移平台(3)，使得竖直掩膜板沿竖直方向移动，水平掩膜板保持不动，重复步骤2～6，直到采集到足够多的测量数据；

步骤7：在计算机(6)上采用信号重构算法对原始图像进行重建，所述的信号重构算法有：正交匹配追踪算法、最小全变差法、梯度投影方法和链式追踪算法；

(b)水平掩膜板与竖直掩膜板的最小单元相同，且两种掩膜板通过叠加互补构成正方形单元更大的掩膜板，此时成像方法步骤如下：

步骤1：入射光经过前置红外镜头(1)在掩膜板组(2)上成像；

步骤2：透过掩膜板组(2)的光线经过后置红外镜头(4)在红外焦平面探测器(5)上成像；

步骤3：计算机(6)控制红外焦平面探测器(5)进行数据采集，并将测量数据上传至计算机数据采集卡；

步骤4：若错开的竖直掩膜板正好覆盖感兴趣区域则直接执行步骤5，否则计算机(6)控制二维电动位移平台(3)运动，使得感兴趣区域的所有竖直掩膜板与水平掩膜板相互错开以提高感兴趣区域的分辨率，其他区域掩膜板保持初始相对位置；

步骤5：若水平掩膜板已经移动到尽头则直接执行步骤6，否则计算机(6)控制二维电动位移平台(3)，使得所有掩膜板均沿水平方向进行同步移动，重复步骤2～5，直到采集到足够多的测量数据；

步骤6：若采集的测量数据不够，则计算机(6)控制二维电动位移平台(3)，使得感兴趣区域竖直掩膜板沿竖直方向移动，其他掩膜板保持不动，重复步骤2～6，直到采集到足够多的测量数据；

步骤7：在计算机(6)上采用信号重构算法对原始图像进行重建，所述的信号重构算法有：正交匹配追踪算法、最小全变差法、梯度投影方法和链式追踪算法。

2.根据权利要求1所述的一种在基于掩膜板调制的红外并行压缩成像系统上实现的红外并行压缩成像方法，其特征是，所述前置红外镜头(1)的工作波段为8μm～14μm，焦距为50mm，F数为1.8。