[发明专利]一种多孔径紧凑型多光谱成像系统及深度学习图像超分辨率重建方法

说明书

本发明公开了一种多孔径紧凑型多光谱成像系统及深度学习图像超分辨率重建方法，系统包括：面阵CCD探测器、线性渐变滤光片、高精度角度调节器、微透镜阵列、多孔径遮光板、电控精密位移台和计算机；计算机用于通过深度学习图像超分辨率重建算法获取目标物超分辨率图像。多孔径紧凑型多光谱成像系统易于实现、成本低廉、操作和控制方便。通过采用微透镜阵列以及安装角度可调节的线性渐变滤光片，不但可以得到同一目标物的不同波段图像，而且可以调节、控制光谱分辨率。同时，由于采用多孔径遮光板，避免了图像重叠和杂散光影响，抗干扰能力和实用性更强。另外，通过采用深度学习图像超分辨率重建算法，可以快速重建出高质量的超分辨率图像。

技术领域

本发明涉及多光谱成像领域，具体涉及一种多孔径紧凑型多光谱成像系统及深度学习图像超分辨率重建方法。

背景技术

多光谱成像技术可以同时记录场景的空间特征信息和光谱信息，能够对同一场景同时进行多个波段成像。相比于传统的单波段成像技术，多光谱成像技术能够得到更加全面的场景光谱信息，具有多光谱分辨率的优势。因此多光谱成像技术在生物医学、环境监测、地质勘探、农业生产等方面得到广泛的应用。

在众多的多光谱成像系统中，滤光片式多光谱成像系统具有很多优点，例如，可以根据需求设定光谱探测范围、光谱采样精度、空间成像分辨率等，因而在军事和民用领域具有重要的应用价值。常用的滤光片式多光谱成像系统主要由线性渐变滤光片，镜头和面阵探测器三个部件构成。通过滤光片产生多种光谱的光，从而得到多个光谱段的图像。传统的滤光片型多光谱成像系统由于探测器尺寸、成像镜头的限制，导致系统存在成像质量较差、分辨率较低、成像速度较慢等问题。因此，开发成像质量好、成像分辨率高、成像速度快的滤光片型多光谱成像系统非常有助于多光谱成像技术的应用和发展。

发明内容

针对传统滤光片式多光谱成像系统中成像质量差、分辨率较低、成像速度较慢的问题，本发明提供了一种多孔径紧凑型多光谱成像系统及深度学习图像超分辨率重建方法。该系统结构紧凑，易于携带，成本低廉，结合深度学习图像超分辨率重建算法，提高了成像质量和分辨率，加快了成像速度。有望在生物医学、遥感探测、农产品检测等领域得到广泛应用。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种多孔径紧凑型多光谱成像系统，包括：

面阵CCD探测器；

线性渐变滤光片，安装在所述面阵CCD探测器的前方；

高精度角度调节器，用于安装所述线性渐变滤光片及调整所述线性渐变滤光片的角度；

微透镜阵列，安装在所述高精度角度调节器的前方，所述面阵CCD探测器处于所述微透镜阵列的焦距上；

多孔径遮光板，安装在所述微透镜阵列的前方，所述微透镜阵列中每个微透镜的中心与所述多孔径遮光板上对应的孔径中心一一对应，所述微透镜阵列、所述多孔径遮光板及所述线性渐变滤光片的方向分别与所述面阵CCD 探测器的方向对齐；

电控精密位移台，用于安装所述微透镜阵列和所述多孔径遮光板及驱动所述微透镜阵列和所述多孔径遮光板产生位移；

计算机，所述计算机分别与所述面阵CCD探测器和所述电控精密位移台连接，用于通过深度学习图像超分辨率重建算法获取目标物超分辨率图像。

可选地，所述微透镜阵列为p×q的微透镜阵列，所述多孔径遮光板为p×q 的多孔径遮光板，p、q分别为阵列的行数和列数。

可选地，所述线性渐变滤光片与所述微透镜阵列的水平夹角为β＝7.5°。

第二方面，本发明提供了一种深度学习图像超分辨率重建方法，包括：

利用如上所述的多孔径紧凑型多光谱成像系统拍摄被测目标物图像；