[发明专利]一种基于频域编码的光谱重建方法

权利要求书

1.一种基于频域编码的光谱重建方法，其特征在于，首先，光谱成像系统利用掩膜采集场景的光谱信息，所述掩膜对场景图像进行光谱维度和空间维度的调制；然后通过将光谱信息的曲线投影到宽带基底来调制光谱变化，获得调制图像，再将所述调制图像映射到傅立叶域进行复用；最终利用传感器收集在光谱和空间上压缩的编码图像，通过对光谱维度的解码重建出光谱信息；具体包括如下步骤：

步骤1，利用打印机选取光谱透射曲线相关性较弱的几种颜色制作掩膜，将掩膜直接覆盖在传感器上来采集目标场景的光谱信息，或者通过透镜、掩膜、中继镜和传感器来采集目标场景的光谱信息；所述掩膜对目标场景进行光谱滤波，得到相关性较弱的几个正交的光谱曲线；

步骤2，将光谱曲线投影到几个宽带基底来调制光谱变化，获得调制图像；

步骤3，将调制图像映射到傅里叶域复用进行频域编码；

步骤4，对光谱和空间上编码的图像合成去噪并解码；

步骤41，针对解码过程，为了重建光谱数据S，建立目标函数E：

为保真项，即为用激光标定辐射值；β_p表示权重系数，为平滑项；表示光谱数据的空间梯度信息；λ_p为正则化参数；防止目标函数过拟合；||E_p||₁＝||P-P_proj(S)||₁，其中，P_proj(S)为光谱图像在傅里叶域中的投影；E_p为辅助变量，表示为光谱信息投影的约束项，对求取结果进行质量控制；

步骤42，对目标函数E进行优化求解，先利用迭代优化算法对目标函数E进行拆分求解，将目标函数E分别拆成求解光谱数据S和求解辅助变量E_p的两个子函数；

步骤43，对于目标函数E中的最小化可利用最小二乘法求解；然后用双边滤波算法对光谱数据S进行更新；

步骤44，判断目标函数E是否收敛，若收敛则停止迭代，输出光谱数据S。

2.根据权利要求1所述的一种基于频域编码的光谱重建方法，其特征在于，所述掩膜是利用打印机在薄膜上打印出与传感器像元尺寸量级相同且具有不同密度和不同颜色的调制图案。

3.根据权利要求1所述的一种基于频域编码的光谱重建方法，其特征在于，所述掩膜是利用打印机在薄膜上打印出与传感器像元尺寸量级不相同且具有不同密度和不同颜色的调制图案；制得所述掩膜后，利用激光产生的单波长光透过所述掩膜到传感器上进行标定。