[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

说明书

本申请公开了一种基于微透镜阵列的多光谱成像系统及图像重建方法，其通过采用微透镜阵列与线性渐变滤光片，可以对被测目标物实现不同连续波段的成像且分割成多个子图像，并且，线性渐变滤光片相对于微透镜阵列呈一定角度倾斜设置，以使得面阵CCD探测器获取到高质量且高分辨率的图像，并通过最大后验估计方法，可以快速重建出高质量的图像。同时，本申请实施例仅采用面阵CCD探测器、微透镜阵列与线性渐变滤光片就可以实现对被测目标物采集图像数据，而又线性渐变滤光片安装方便，降低了硬件成本且结构紧凑。

技术领域

本申请涉及多光谱成像技术领域，尤其涉及种基于微透镜阵列的多光谱成像系统及相应的图像重建方法。

背景技术

光谱成像技术是光学成像、探测技术领域的重要组成部分。光谱成像融光谱技术、光学成像技术于一体，可同时获取被测对象的光谱信息和空间特征信息。由于光谱成像技术具有多光谱分辨率的优势，并能实现从空间直接识别目标物，因而在目标识别、自然灾害预警、农产品检测等方面有极高的应用价值。

目前主流的多光谱成像技术包括色散型、干涉型和滤光片型等。色散型多光谱成像技术利用棱镜或光栅分光，再由成像系统成像。干涉型多光谱成像技术利用干涉仪探测被测物体的干涉图，然后通过傅里叶变换计算得到光谱信息。色散型和干涉型多光谱成像系统的结构复杂，对硬件要求高。滤光片型多光谱成像技术是在成像系统中加入滤光片分光，产生多种光谱的光，进而成像。与色散型和干涉型相比，滤光片型多光谱成像系统结构简单，空间分辨率和光谱分辨率高，在实际民用和军事领域具有广阔的应用前景。但是，目前滤光片型多光谱成像系统存在成像质量差、分辨率低、硬件要求高等问题。因此，结构紧凑、成像质量好、硬件成本低的滤光片型多光谱成像系统亟待开发。

发明内容

本申请提供了一种基于微透镜阵列的多光谱成像系统及图像重建方法，用于解决现有技术中成像质量差、硬件成本高以及结构复杂的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种基于微透镜阵列的多光谱成像系统，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。

优选地，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。

优选地，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。

优选地，所述微透镜阵列的焦距f为6mm。

优选地，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。

优选地，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°。

本申请还提供了一种图像重建方法，基于上述的一种基于微透镜阵列的多光谱成像系统，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；