[发明专利]便携式快照型阵列偏振多光谱成像仪和成像方法

说明书

为解决现有快照型偏振光谱成像仪体积大、复原算法复杂的问题，本发明提供了一种便携式快照型阵列偏振多光谱成像仪和成像方法。便携式快照型阵列偏振多光谱成像仪包括沿同一光路依次设置的透镜阵列、多波段与偏振滤光器、中继成像耦合透镜和焦面探测器；透镜阵列由m×n个透镜构成，m≥3，n≥3；不同透镜所成的像不交叠；多波段与偏振滤光器为由P个不同谱段的光谱滤光片/膜和Q个不同角度的偏振滤光片/膜构成的滤光片/膜阵列，P+Q＝m×n，Q＝3或4；Q个偏振滤光片与透镜阵列中的任意Q个透镜一一对应，P个光谱滤光片与透镜阵列中的其余m×n‑Q个透镜一一对应；中继成像耦合透镜用于将透镜阵列成的像耦合到焦面探测器上。

技术领域

本发明涉及一种多光谱成像仪，具体涉及一种便携式快照型阵列偏振多光谱成像仪和成像方法。

背景技术

偏振光谱成像仪即在相机的基础上加入偏振信息与光谱信息，它既能得到普通相机同样的空间信息，又能得到普通相机所得不到的光谱信息与偏振信息，它所得到的最终数据是一个三维的数据立方体，其中两维是空间信息，一维是光谱信息与偏振信息。

传统的偏振光谱成像仪，为了得到物体的包含偏振信息与光谱信息的全部光学信息，需要进行时间调制或空间推扫，因而对于运动的物体很难进行偏振光谱成像。

快照型偏振光谱成像仪既不需要空间扫描，也不需要时间扫描，非常适用于瞬间现象和运动物体的偏振光谱成像。目前公开的快照型偏振光谱成像仪有编码孔径偏振光谱成像仪、层析偏振光谱成像仪、通道型偏振光谱成像仪等，这些光谱成像仪普遍存在的缺点是体积较大，复原算法复杂。

发明内容

为了解决现有的快照型偏振光谱成像仪体积较大、复原算法复杂的技术问题，本发明提供了一种便携式快照型阵列偏振多光谱成像仪和成像方法。

本发明的技术解决方案：

便携式快照型阵列偏振多光谱成像仪，包括焦面探测器；其特殊之处在于：还包括沿同一光路依次设置在焦面探测器前端的透镜阵列、多波段与偏振滤光器、中继成像耦合透镜；

透镜阵列由m×n个透镜构成，m≥3，n≥3；每个透镜均能对目标成像，且不同透镜所成的像不交叠；

多波段与偏振滤光器为由P个不同谱段的光谱滤光片/膜和Q个不同角度的偏振滤光片/膜构成的滤光片/膜阵列，P+Q＝m×n，Q＝3或4；Q个偏振滤光片与透镜阵列中的任意Q个透镜一一对应匹配，P个光谱滤光片与透镜阵列中的其余m×n-Q个透镜一一对应匹配；

中继成像耦合透镜用于将所述透镜阵列所成的像耦合到焦面探测器上。

进一步地，所述透镜的两端端面均为平面。

进一步地，所述Q＝3时，Q个偏振滤光片分别为0°、60°和120°偏振滤光片。

进一步地，所述Q＝4时，Q个偏振滤光片分别为0°、45°、90°和135°偏振滤光片。

进一步地，所述透镜采用自聚焦透镜。

本发明还提供了一种基于上述的便携式快照型阵列偏振多光谱成像仪的成像方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

1)利用透镜阵列对目标物体成像；

2)多波段与偏振滤光器将透镜阵列所成的像进行光谱滤光和偏振滤光，得到目标物体的P张单波段图像和Q张单偏振角度图像；

3)中继成像耦合透镜将所述P张单波段图像和Q张单偏振角度图像耦合至焦面探测器上；

4)利用焦面探测器采集所述单波段图像和单偏振角度图像；

5)图像复原：

5.1)将P张单波段图像和Q张单偏振角度图像与其对应的像元的空间位置匹配；