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光场多光谱成像的原理
发表时间:2018-09-28 10:30:08点击:2405
多光谱成像技术能够获取探测目标多个谱段的光谱图像,被广泛应用于遥感、军事侦察、显微探测、文物保护和研究及园艺作物识别等领域。近年来研究人员对光场成像技术进行了深入的研究,在传统成像系统中加入微透镜阵列等孔径处理器件,能够实现目标位置和方向信息的同时探测。将光场成像技术应用于多光谱成像领域,可以获取目标的多光谱图像,并且具有体积小、无需图像配准等优点。
现有的多光谱光场成像系统直接将探测器光敏面置于微透镜阵列。由于微透镜阵列焦距在亚毫米量级,一般做法是直接在探测器光敏面与微透镜阵列之间利用薄的透明基片材料将两者粘合在一起,或者利用精密机械夹具将微透镜阵列固定在探测器光敏面前方。由于可操作距离较短,易出现两个问题:一是调节微透镜阵列时意外碰触探测器光敏面,进而损坏探测器;二是微透镜阵列固定好后无法进行调节,系统精度完全取决于连接器件的精度。
光场多光谱成像
多光谱光场成像系统一般由滤光片阵列、成像物镜、微透镜阵列和探测器组成,其中滤光片阵列位于成像物镜孔径光阑处,微透镜阵列位于成像物镜像面位置;探测器光敏面位于微透镜阵列后焦面处。目标物体上某点发出的一束光经滤光片阵列后入射成像物镜,并在某一微透镜上会聚形成像点,位于微透镜后的探测器接收其离焦像。置于成像物镜孔径光阑位置的滤光片阵列由M×M个不同波段的滤光片组成,每个微透镜在探测器上形成一个子图像,可视为“宏像素”。则探测器光敏面上各“宏像素”单元被分为M×M个通道,且每个通道接收通过相应滤光片的光,将所有“宏像素”中相同位置的通道信息提取出来,并按照“宏像素”相对于原图的位置进行拼接,即可组成对应波段的光谱图像。
通道对应像素校正
在提取光谱图像过程中,根据微透镜阵列单元与探测器光敏面单元的空间对应关系,对二维数据矩阵进行重新采样和排列,即可获取对应光谱图像序列。理想情况下,“宏像素”间等间隔分布,并且间隔为整数像素。此时将像素以一定行列间隔提取拼接即可获取同一光谱通道对应的光谱图像,然而实际过程中,微透镜间隔与覆盖探测器像素大小不一定满足整数倍关系,同时微透镜阵列倾斜以及成像系统像差的影响,会造成“宏像素”不等间隔分布。若按照理想的提取方法复原光谱图像,会导致光谱通道间串扰,影响提取罔像质量。