[发明专利]一种高光谱成像设备

权利要求书

1.一种高光谱成像设备，其特征在于，所述高光谱成像设备包括：成像镜头、第一中继透镜、第二中继透镜、第三中继透镜、分束器、棱镜、反射式掩码及相机传感器、滤光片，所述滤光片设置于所述成像镜头及所述第一中继透镜之间，其中，所述滤光片包括长波通滤光片及短波通滤光片中的至少一个；

沿入射光线的传输方向依次设置所述成像镜头、所述滤光片、所述第一中继透镜、所述分束器、所述棱镜、所述第二中继透镜及所述反射式掩码，在反射光线通过所述分束器反射的方向上依次设置所述第三中继透镜及所述相机传感器，其中，所述反射光线为光线通过所述反射式掩码反射后的光线，所述反射式掩码的像素分布为按照随机图案或者预设图案分布，所述反射式掩码的像素包括完全透光像素及完全反射像素，所述第二中继透镜与所述反射式掩码之间的距离为所述第二中继透镜的焦距，所述第三中继透镜与所述相机传感器之间的距离为所述第三中继透镜的焦距；

所述高光谱成像设备处于采集目标场景的图像的情况下，所述反射式掩码反射通过所述棱镜色散后的入射光线至所述棱镜，所述棱镜对入射的光线反向色散的出射光传输至所述分束器，所述分束器的反射光线经过所述第三中继透镜入射至所述相机传感器，以使所述相机传感器采集到压缩观测图像，并基于所述反射式掩码的随机图案对应的感知矩阵以及所述压缩观测图像，利用重构算法对只经过一次曝光得到的所述压缩观测图像进行重构，确定所述目标场景的二维图像与一维光谱信息。

2.根据权利要求1所述的高光谱成像设备，其特征在于，所述成像镜头与所述第一中继透镜之间的距离为所述成像镜头的焦距与所述第一中继透镜的焦距之和。

3.根据权利要求1所述的高光谱成像设备，其特征在于，所述第一中继透镜与所述第二中继透镜之间沿入射光线的传输方向的距离为所述第一中继透镜的焦距与所述第二中继透镜的焦距之和。

4.根据权利要求1-3任一项所述的高光谱成像设备，其特征在于，所述第二中继透镜、所述反射式掩码的位姿以及所述反射式掩码的图案预先基于预设方式确定，所述预设方式包括：

校准光线通过所述成像镜头、所述第一中继透镜及所述分束器入射至所述棱镜，所述棱镜对入射的光线折射得到折射后的校准光线，所述折射后的校准光线依次通过所述第二中继透镜及所述反射式掩码；

调整所述第二中继透镜及所述反射式掩码的位姿，以使所述调整后的第二中继透镜的光轴与所述折射后的校准光线方向一致，所述反射式掩码所在平面与所述第二中继透镜的光轴方向垂直；

所述折射后的校准光线在调整后的反射式掩码处反射，所述反射的光线经过调整后的第二中继透镜、所述棱镜至所述分束器，所述分束器的反射光线经过所述第三中继透镜入射至所述相机传感器，以使所述相机传感器采集到校准图像，并基于所述校准图像确定所述反射式掩码的图案。

5.根据权利要求4所述的高光谱成像设备，其特征在于，所述校准光线为窄带激光器发射的预设波长的窄带激光。