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原文传递一种基于散射介质的3D光谱成像系统及方法

专利名称：	一种基于散射介质的3D光谱成像系统及方法
摘要：	本发明涉及一种基于散射介质的3D光谱成像系统及方法，该系统包括沿光路方向依次设置的光源模块、准直校正模块、待测物体、散射介质和探测器，其中，所述光源模块用于生成任意波长的光束；所述准直校正模块用于对所述光束进行准直校正和滤除杂质散光；经过准直校正和滤除杂质散光后的光束照射在所述待测物体上，所述散射介质用于对经过所述待测物体的光线进行散射形成散斑图；所述探测器用于接收所述散斑图。本发明的系统及方法，以散射介质代替传统单透镜，建立含有光谱和和空间深度信息的PSF数据库，结合去卷积方法重建目标，使得待测目标的光谱信息与三维结构信息同时展现，具有良好的光谱分辨率和良好的成像效果。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	西安电子科技大学
发明人：	邵晓鹏;朱磊;张乐;刘杰涛;吴雨祥;刘飞
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-21T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-24T00:00:00+0800
申请号：	CN201910423485.8
公开号：	CN110274877A
代理机构：	西安聚睿创思知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	王海栋
分类号：	G01N21/25(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	710000 陕西省西安市雁塔区太白南路2号
主权项：	1.一种基于散射介质的3D光谱成像系统，其特征在于，包括沿光路方向依次设置的光源模块(1)、准直校正模块(2)、待测物体(3)、散射介质(4)和探测器(5)，其中，所述光源模块(1)用于生成任意波长的光束；所述准直校正模块(2)用于对所述光束进行准直校正和滤除杂质散光；经过准直校正和滤除杂质散光后的光束照射在所述待测物体(3)上，所述散射介质(4)用于对经过所述待测物体(3)的光线进行散射，形成散斑图；所述探测器(5)用于接收所述散斑图。 2.根据权利要求1所述的基于散射介质的3D光谱成像系统，其特征在于，所述待测物体(3)包括针孔或待测目标，其中，在标定阶段，经过准直校正和滤除杂质散光后的光束照射在所述针孔上，之后通过所述散射介质(4)的散射，形成标定散斑图；在采集阶段，经过准直校正和滤除杂质散光后的光束照射在所述待测目标上，之后通过所述散射介质(4)的散射，形成目标散斑图。 3.根据权利要求1所述的基于散射介质的3D光谱成像系统，其特征在于，所述准直校正模块(2)包括沿光路方向依次设置的透镜(201)和孔径光阑(202)。 4.根据权利要求1所述的基于散射介质的3D光谱成像系统，其特征在于，所述散射介质(4)为具有非均匀折射率的介质。 5.一种基于散射介质的3D光谱成像方法，适用于权利要求1-4任一项所述的基于散射介质的3D光谱成像系统，其特征在于，包括：采集并标定不同波长、不同景深距离的标定散斑图，构建系统PSF数据库；采集待测目标的目标散斑图；在所述系统PSF数据库中搜索所述目标散斑图对应的PSF数据，并通过去卷积重建操作对所述待测目标进行成像。 6.根据权利要求5所述的一种基于散射介质的3D光谱成像方法，其特征在于，采集并标定不同波长、不同景深距离的标定散斑图，构建系统PSF数据库，包括：通过针孔采集并标定不同波长，同一景深距离的标定散斑图，构建光谱PSF数据；通过针孔采集并标定同一波长，不同景深距离的标定散斑图，构建空间深度PSF数据；将所述光谱PSF数据和所述空间深度PSF数据组成所述系统PSF数据库。 7.根据权利要求6所述的一种基于散射介质的3D光谱成像方法，其特征在于，在所述系统PSF数据库中搜索所述目标散斑图对应的PSF数据，并通过去卷积重建操作对待测目标进行成像，包括：在所述系统PSF数据库中搜索所述目标散斑图对应的所述光谱PSF数据，通过去卷积重建操作获得光谱重建信息，并得到所述待测目标的光谱重建图；在所述系统PSF数据库中搜索所述光谱重建图对应的所述空间深度PSF数据，通过去卷积重建操作获得若干空间重建信息，并得到所述待测目标的若干目标重建图；对若干所述目标重建图分别进行梯度函数处理，得到所述待测目标的最优目标重建图，实现对所述待测目标的成像。 8.根据权利要求7所述的一种基于散射介质的3D光谱成像方法，其特征在于，对若干所述目标重建图分别进行梯度函数处理，得到所述待测目标的最优目标重建图，实现对所述待测目标的成像，包括：对若干所述目标重建图分别进行梯度函数处理，得到图像质量评价曲线图；选取所述图像质量评价曲线图中峰值点对应的所述目标重建图为所述最优目标重建图，实现对所述待测目标的成像。
所属类别：	发明专利