[发明专利]一种短波红外成像系统及其成像方法

说明书

本发明公开的短波红外成像系统，涉及红外成像技术领域，包括短波红外成像物镜、空间光调制器、一维压缩光学器件、短波红外阵列传感器、可见光摄像机、分光镜及计算设备，其中，短波红外成像物镜用于对场景进行成像，生成场景的二维图像，空间光调制器用于利用显示的二维编码对场景的二维图像进行编码，一维压缩光学器件用于将编码后的二维图像在光学上压缩为一维图像，短波红外阵列传感器用于对一维图像进行测量，计算设备用于根据设定数量的二维编码及对应一维图像的测量结果重建二维图像，提高了短波红外图像成像质量，降低了成本，提高了光通量、分辨率及帧率，增强了稳定性。另外，本发明还公开了一种利用该短波红外成像系统成像的方法。

技术领域

本发明涉及红外成像技术领域，具体涉及一种短波红外成像系统及其成像方法。

背景技术

短波红外(波长在0.9um到2.5um)相机在军事侦察、工业检测、科学研究以及日常生活中有着巨大的应用前景，然而极其昂贵的价格和国外严格的出口管制极大地限制了它在中国的广泛应用。

短波红外相机的传感器一般采用半导体材料InGaAs或PbSe，然而由于其制作难度高、良品率低等原因，其价格非常昂贵，每个像素的平均价格高达0.7元人民币。对比之下，基于硅的可见光传感器，每个像素的平均价格只有0.7×10^-5元。基于其使用的传感器类型，目前的短波红外相机可以分三种：

第一种是基于面阵传感器的短波红外相机，然而一台高分辨率的百万像素相机，其价格高达几十万元人民币；

第二种是基于线阵传感器的短波红外相机，使用一维扫描振镜进行扫描，其价格只有几千元，然而由于一维扫描振镜的扫描速度存在瓶颈，扫描速度非常有限，导致无法拍实时视频、通光率很低，而且因为含有机械运动部件会存在稳定性问题；

第三种是基于单像素的短波红外相机，可以搭配二维扫描振镜进行扫描，也可以搭配空间光调制器对二维空间进行信息采集，其价格最低，然而速度极慢。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明实施例提供了一种短波红外成像系统及其成像方法。

第一方面，本发明实施例提供的短波红外成像系统包括短波红外成像物镜、空间光调制器、一维压缩光学器件、短波红外阵列传感器、可见光摄像机、分光镜及计算设备，其中：

所述短波红外成像物镜，用于对场景进行成像，生成场景的二维图像；

所述空间光调制器，用于利用二维编码对所述二维图像进行编码，其中，所述二维编码可通过编程改变；

所述一维压缩光学器件，用于将编码后的二维图像在光学上压缩为一维图像；

所述短波红外阵列传感器，用于对所述一维图像进行测量；

所述计算设备用于，根据设定数量的二维编码及对应一维图像的测量结果，重建场景的二维图像；

所述分光镜，用于透射短波红外光并反射可见光；

所述可见光摄像机，作为取景器，用于融合可见光图像与短波红外光图像，以提高短波红外成像系统的成像质量。

优选地，短波红外成像物镜、空间光调制器、一维压缩光学器件及短波红外阵列传感器、可见光摄像机和分光镜固定在一个基板上，其中，短波红外成像物镜、空间光调制器、一维压缩光学器件及短波红外阵列传感器沿光路成像方向的连接顺序为：

首先放置短波红外成像物镜，然后在短波红外成像物镜的光路输出方向成像位置处放置空间光调制器，在空间光调制器的光路输出方向成像位置处放置一维压缩光学器件，最后在一维压缩光学器件的光路输出方向成像位置处放置短波红外阵列传感器；

分光镜放置于短波红外成像物镜前方，与短波红外成像物镜的光轴成45°角；