發(fā)布時間：2018-02-11 10:53

  本文關(guān)鍵詞： 壓縮編碼 光譜成像 多幀重構(gòu) 單色散　出處：《光譜學(xué)與光譜分析》2017年09期 　論文類型：期刊論文

【摘要】：隨著光譜成像技術(shù)向高空間分辨率、高光譜分辨率、高信噪比方向發(fā)展,傳統(tǒng)的光譜成像系統(tǒng)面臨著數(shù)據(jù)采集量過大的問題,同時,系統(tǒng)分辨率受探測器幀頻與像元尺寸影響較大、大口徑長焦距系統(tǒng)難于精密裝調(diào)、系統(tǒng)能量受限引起信噪比提高困難。為了解決上述問題,研究了一種單色散壓縮編碼光譜成像系統(tǒng),并針對國內(nèi)壓縮編碼光譜成像系統(tǒng)工程實現(xiàn)與試驗驗證不足的問題,重點研究了該新系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn),模板平移下的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及多幀重構(gòu)算法,并給出實際樣機試驗及數(shù)據(jù)處理結(jié)果。最后,根據(jù)試驗情況,總結(jié)提出該新技術(shù)后續(xù)發(fā)展需重點關(guān)注的研究內(nèi)容,包括編碼模板誤差分析,多維稀疏重構(gòu)模型與算法,壓縮編碼光譜成像系統(tǒng)標(biāo)定技術(shù),重構(gòu)算法/重構(gòu)圖譜評價技術(shù)。單色散壓縮編碼光譜成像系統(tǒng)通過編碼、色散、甚至下采樣,由探測器接收得到成像觀測圖像,然后,利用該成像數(shù)據(jù),通過重構(gòu)算法,得到目標(biāo)光譜圖像數(shù)據(jù),其優(yōu)點是低數(shù)據(jù)量采樣、工程實現(xiàn)硬件要求減低、多通道高通量探測。相關(guān)研究結(jié)果表明,該系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)有效,樣機設(shè)計合理,重構(gòu)算法與標(biāo)定方法較為準(zhǔn)確,其得到的字母HSI目標(biāo)光譜圖像的空間信息清晰,光譜信息較為準(zhǔn)確,符合鎢燈光譜,其系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)具有工程可行性。
[Abstract]:With the development of spectral imaging technology towards high spatial resolution, high spectral resolution and high signal-to-noise ratio, the traditional spectral imaging system is faced with the problem of excessive data acquisition. The resolution of the system is greatly affected by the detector frame frequency and pixel size. It is difficult to adjust the system with large aperture and long focal length, and it is difficult to improve the signal-to-noise ratio (SNR) due to the limited energy of the system. In order to solve the above problems, In this paper, a monochromatic dispersion-coded spectral imaging system is studied, and the design and implementation of the new system is studied, aiming at the problems of insufficient engineering implementation and experimental verification of the domestic compression coding spectral imaging system. The system mathematical model and multi-frame reconstruction algorithm based on template translation are presented, and the results of prototype test and data processing are given. Finally, according to the experimental situation, the research contents that need to be paid attention to in the future development of the new technology are summarized and put forward. It includes error analysis of coding template, multi-dimensional sparse reconstruction model and algorithm, calibration technology of compression coding spectral imaging system, reconstruction algorithm / reconstruction spectrum evaluation technology. Even down-sampling, the detector receives the imaging observation image, and then, by using the imaging data, the target spectral image data is obtained by the reconstruction algorithm. The advantage of the image data is low data sampling, and the hardware requirement of engineering implementation is reduced. The results of multi-channel high-throughput detection show that the data obtained by the system are effective, the prototype design is reasonable, the reconstruction algorithm and calibration method are more accurate, and the spatial information of the spectral image of the alphabet HSI target is clear. The spectral information is accurate and accords with the spectrum of tungsten lamp. The design and implementation of the system is feasible.
【作者單位】： 中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所光譜成像技術(shù)實驗室;西安交通大學(xué)數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)院;
【基金】：國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃項目(2015xxxx1002E)資助
【分類號】：O433;TP391.41

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本文編號：1502886