[发明专利]一种基于微透镜阵列的多光谱成像系统及图像重建方法

权利要求书

1.一种基于微透镜阵列的多光谱成像系统，其特征在于，包括：计算模块、面阵CCD探测器、微透镜阵列与线性渐变滤光片；

所述面阵CCD探测器、所述微透镜阵列与所述线性渐变滤光片依次沿光路设置，以使得入射光线依次通过所述线性渐变滤光片、所述微透镜阵列直至所述面阵CCD探测器；

其中，所述面阵CCD探测器的靶面中心设于所述微透镜阵列的焦点处，所述线性渐变滤光片在相对于所述微透镜阵列的预设距离d处设置，并按照顺时针旋转所述线性渐变滤光片，以使得所述线性渐变滤光片相对于所述微透镜阵列倾斜设置，所述线性渐变滤光片与所述所述微透镜阵列的尺寸一致；

所述计算模块与所述面阵CCD探测器连接，用于基于预存的最大后验估计图像重建算法对所述面阵CCD探测器拍摄的被测目标物的图像进行重建。

2.根据权利要求1所述的基于微透镜阵列的多光谱成像系统，其特征在于，所述微透镜阵列包括共面的多个微透镜，多个所述微透镜均匀分布，所述微透镜为球面透镜。

3.根据权利要求2所述的基于微透镜阵列的多光谱成像系统，其特征在于，所述微透镜的折射率n为1.52mm，所述微透镜的直径D为2.3mm，相邻的所述微透镜之间的间距l为0.0625mm。

4.根据权利要求1所述的基于微透镜阵列的多光谱成像系统，其特征在于，所述微透镜阵列的焦距f为6mm。

5.根据权利要求1所述的基于微透镜阵列的多光谱成像系统，其特征在于，所述线性渐变滤光片在相对于所述微透镜阵列的预设距离d为0.5mm处设置。

6.根据权利要求1所述的基于微透镜阵列的多光谱成像系统，其特征在于，所述线性渐变滤光片相对于所述微透镜阵列的水平夹角为7.125°。

7.一种图像重建方法，基于权利要求1-6中任一项所述的一种基于微透镜阵列的多光谱成像系统，其特征在于，包括以下步骤：

S1：通过被测目标物的出射光线入射至线性渐变滤光片，并通过所述线性渐变滤光片将所述出射光线分割成不同波段的光线；

S2：不同波段的光线倾斜入射至微透镜阵列的各个微透镜中，所述微透镜阵列为m×n阵列，之后，各个所述微透镜入射的光线在面阵CCD探测器的靶面上成像并形成m×n个被测目标物的图像；

S3：通过计算模块基于预存的最大后验估计图像重建算法对所述面阵CCD探测器获取的被测目标物的图像进行重建。

8.根据权利要求7所述的图像重建方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

S301：将所述面阵CCD探测器获取的m×n个被测目标物的图像进行分割成相应的子图像，每个子图像记为S_i，可得到m×n个子图像。由此可以得到子图像序列S，记为

S＝[S₁,S₂,...,S_i,...,S_m*n]；

S302：选取所述子图像序列S的最中间位置的任一所述子图像设为目标图像S_f，并将其它的所述子图像与所述目标图像进行配准，得到配准后的新的子图像序列Q为Q＝[Q₁,Q₂,...,Q_i,Q_f,...,Q_m*n]，其中，Q_i为所述子图像序列S中的第i个配准后的子图像S_i，Q_f为目标图像S_f；

S303：通过子图像序列Q，建立数学模型为，

将上式化简得到Z＝HX+N，其中,Z＝Q^T,Z是重建后的子图像，H是图像变换矩阵，X是待重建图像，N是噪声向量；

S304：通过最优化X与Z之间的条件概率密度函数来获取目标图像，具体条件概率密度函数为

其中，M^-1与E为自相关矩阵，T是矩阵的转置；

对上式进行迭代计算，可以得到即获得所述待测目标物的重建图像。