[发明专利]一种快照式光场-光谱成像仪及成像方法

权利要求书

1.一种快照式光场-光谱成像仪，其特征在于，包括：沿光线方向依次设置的物镜(1)、视场光阑(2)、准直镜(3)、微透镜阵列一(4)、滤光片阵列(5)、微透镜阵列二(6)以及光电探测器及信号处理部件(7)；

目标物的光线首先经过物镜(1)汇聚到视场光阑(2)上，经过准直镜(3)准直达到微透镜阵列一(4)；再经过滤光片阵列(5)并在微透镜阵列一(4)的后焦面上生成一系列子图像；所述子图像经过微透镜阵列二(6)成像到光电探测器及信号处理部件(7)上。

2.如权利要求1所述的快照式光场-光谱成像仪，其特征在于，所述微透镜阵列一(4)的子透镜数量与滤光片阵列(5)的子滤光片阵列数量相等，且一一对应。

3.一种在权利要求1或2所述快照式光场-光谱成像仪上实现的快照式光场-光谱成像仪的成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

将光电探测器及信号处理部件得到的原始图像按照微透镜阵列一对应分割成不同子区域；所述各不同子区域分别代表不同波段的光场图像；

目标物的光线在微透镜阵列一的后焦面处得到的图像为中间子图；根据中间子图和子滤光片的透过波段，得到目标物各波段的光谱图像；

在光电探测器及信号处理部件的每个子区域内根据相关距离算法，计算光电探测器及信号处理部件上各相邻子图像之间的视差；

根据各相邻子图像之间的视差，计算得到中间子图上的像素点到微透镜阵列二之间的距离；

根据各中间子图上的像素点到微透镜阵列二之间的距离，计算得到目标物深度图；

根据各中间子图上的像素点到微透镜阵列二之间的距离，计算得到目标物各中间子图的重建图像；

结合目标物深度图，得到目标物图像、光谱以及深度组合成四维数据。

4.如权利要求3所述的快照式光场-光谱成像仪的成像方法，其特征在于，所述各中间子图上的像素点到微透镜阵列二之间的距离与目标物深度间的关系通过校准方式获得。

5.如权利要求4所述的快照式光场-光谱成像仪的成像方法，其特征在于，根据各中间子图上的像素点到微透镜阵列二之间的距离，计算得到目标物深度，具体为：根据各中间子图上的像素点到微透镜阵列二之间的距离，得到各波段的深度图像，所有波段的深度图像的平均图像为最终目标物的深度图。

6.如权利要求3所述的快照式光场-光谱成像仪的成像方法，其特征在于，根据各中间子图上的像素点到微透镜阵列二之间的距离，计算得到目标物的重建图像，具体为：根据各中间子图上像素点到微透镜阵列二的距离，得到各中间子图上的像素点在光电探测器及信号处理部件上的多个对应点的位置，将每一个像素点对应的多个点的探测光强计算平均值，得到各像素点的光强值，进而得到各中间子图的重建图像。