一种高分辨率偏振光谱图像成像方法及系统

专利主权项内容

1.一种高分辨率偏振光谱图像成像方法，其特征在于，包括以下步骤：基于压缩感知编码孔径理论设计改进型偏振滤光片阵列结构，实现对光谱信息与偏振信息的综合调制；获取目标场景下的待测目标光谱，基于所述改进型偏振滤光片阵列对所述待测目标光谱进行调制编码，并进行光电信号转换，生成探测信号；利用基于高分辨率重建算法的偏振光谱图像重构方法和所述探测信号进行偏振光谱图像重构；其中，基于压缩感知编码孔径理论设计改进型偏振滤光片阵列结构，具体包括以下步骤：1)探测器成像靶面有R×S个像素，根据实际需求确定M个光谱通道，利用N个窄带滤光片构成第二光谱组合Ⅱ，第二光谱组合Ⅱ的每一个所述窄带滤光片的位置包含了4个不同偏振方向0°、45°、90°、135°的微纳格栅；2)K×L个所述第二光谱组合构成一个第一偏振光谱单元Ⅰ，所述第一偏振光谱单元Ⅰ作为块状压缩感知的一“块”区域；其中K，L表示横纵方向上第二光谱组合数量；3)计算每一个光谱通道的压缩比率为r＝N/(M×K×L)，基于采集情况选择适配的压缩编码矩阵Φ∈R，压缩编码矩阵只有0, 1两个值，数值为1表示对场景进行采集，数值为0表示不采集；利用矩阵分解的方法对压缩编码矩阵分解，得到更为稀疏的压缩编码矩阵，每一个光谱通道的压缩编码矩阵同一位置上互相不重叠，从而完成压缩编码矩阵设计Φ，(λ＝1, ..., M)；m×n>奇异值矩阵分解：Φ∈R是一个奇异矩阵，m×n其中，U∈R，V∈R都是单位正交矩阵，∑＝diag(σ, σ, ..., σ)是奇异值对角矩阵，且σ≥σ≥...≥σ>0，m表示U的大小，n表示V的大小, />T表示矩阵转置；m×mn×n>>>>>>对任意压缩编码矩阵Φ进行奇异值分解，得到Φ＝USV (2)λλT其中，采样编码矩阵S是对角矩阵用于对光谱信息的编码采样矩阵，那么对于任意的一个光谱通道x有λλΦx＝USVx (3)λλλTλ为了适应编码滤光片的采样形式，用非线性变换得到新的奇异值：之后做均一化处理：其中，M≤min(m, n), max(σ)表示所有奇异值中的最大值；4)按照3)中得到各个通道的采样编码矩阵设计矩阵大小为/>偏振编码矩阵M，M对S°上数值为1的位置进行4个偏振方向0°、45°、90°、135°信息的编码采样；将光谱编码与偏振编码合并为采样矩阵A(p, λ)：(p, λ)(p, λ)λ其中，所述采样矩阵A分解为当前通道的压缩编码矩阵Φ和偏振编码矩阵M；(p, λ)λ(p, λ)5)各个通道的所述采样矩阵A合并为一个整体的所述采样矩阵A，根据A的数值结果对所述第一偏振光谱单元Ⅰ重新排列，完成对所述第一偏振光谱单元Ⅰ的优化；(p, λ)6)将5)中的所述第一偏振光谱单元Ⅰ分布在探测器成像靶面上，每一“块”进行并行压缩感知采样实现对光谱信息和偏振信息的采集。