基于压缩感知的双通道遥感光谱成像系统和成像方法
专利汇可以提供基于压缩感知的双通道遥感光谱成像系统和成像方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本方法公开了一种基于 压缩 感知 的双通道遥感 光谱 成像系统和成像方法，主要解决 现有技术 中光谱信息利用率低，光谱探测器制造工艺难度大，光谱图像的高空间 分辨率 与高光谱分辨率不能同时获得的问题。其成像系统包括分束器模 块 (1)、第一观测通道模块(2)、第二观测通道模块(3)和图像重构处理模块(4)。分束器模块(1)将原始光谱图像分成两路信息相同、方向不同的光束，第一观测通道模块(2)和第二观测通道模块(3)实现对光谱图像的互补编码观测，观测结果输出给图像重构处理模块(4)，建立光谱图像的重构模型，利用非线性优化方法重构出原始光谱图像。本 发明 具有光谱信息利用率高，制造工艺简单，运算复杂度低的优点，用于遥感光谱图像的获取和重构。，下面是基于压缩感知的双通道遥感光谱成像系统和成像方法专利的具体信息内容。
1.一种基于压缩感知的双通道遥感光谱成像系统，包括观测通道模块，图像重构处理模块，观测通道模块对光谱图像进行观测，获得观测图像，图像重构处理模块对观测图像进行重构，获得原始光谱图像，其特征在于，观测通道模块分为两个，且在该两个观测通道的前端设有分束器模块（1），被采集的光谱图像的入射光束经过分束器模块（1）分成两路信息相同、方向不同的光束，该两路光束分别经过第一观测通道模块（2）和第二观测通道模块（3）实现光谱图像的双通道互补编码观测，观测结果输出给图像重构处理模块（4）进行光谱图像的重构。
2.根据权利要求1所述的基于压缩感知的双通道遥感光谱成像系统，其特征在于，所述第一观测通道模块（2），包括第一透镜组（21）、第一色散元件（22）、第一编码模板（23）、第二色散元件（24）、第一面阵探测器（25），该第一色散元件（22）位于第一透镜组（21）的后端，且在第一透镜组（21）成像的焦平面上，用于平移光谱图像的光谱维信息，实现光谱图像的色散，该第一编码模板（23）位于第一色散元件（22）的后端，用于实现对光谱图像的编码，该第二色散元件（24）位于第一编码模板（23）的后端，用于反向平移光谱图像的光谱维信息，以消除由第一色散元件（22）引入的色散效果，实现光谱维信息的重新对齐，该第一面阵探测器（25）位于第二色散元件（24）后端，用于观测图像，获取编码之后的图像信息。
3.根据权利要求1所述的基于压缩感知的双通道遥感光谱成像系统，其特征在于，所述第二观测通道模块（3），包括第二透镜组（31）、第三色散元件（32）、第二编码模板（33）、第四色散元件（34）、第二面阵探测器（35），该第二色散元件（32）位于第二透镜组（31）的后端，且在第二透镜组（31）成像的焦平面上，用于平移光谱图像的光谱维信息，实现光谱图像的色散，该第二编码模板（33）位于第三色散元件（32）的后端，用于实现对光谱图像的编码，该第四色散元件（34）位于第二编码模板（33）的后端，用于反向平移光谱图像的光谱维信息，以消除由第三色散元件（32）引入的色散效果，实现光谱维信息的重新对齐，该第二面阵探测器（35）位于第四色散元件（34）后端，用于观测图像，获取编码之后的图像信息。
4.根据权利要求2或3所述的基于压缩感知的双通道遥感光谱成像系统，其特征在于，所述第二色散元件（24）与第一色散元件（22）的放置方向相反，第三色散元件（32）与第四色散元件（34）的放置方向相反。
5.根据权利要求2或3所述的基于压缩感知的双通道遥感光谱成像系统，其特征在于第一编码模板（23）和第二编码模板（33），是由透光和不透光的方格组成的矩形平面板，透光方格对图像的编码为1，不透光方格对图像的编码为0；第一编码模板（23）的每一方格是否透光是随机设定的，实现对图像的每一位置信息的随机编码；第二编码模板（33）的每一方格的透光状态与第一编码模板（23）的相应方格的透光状态相反，实现对图像的每一位置信息的互补编码。
6.根据权利要求5所述的基于压缩感知的双通道遥感光谱成像系统，其特征在于第一编码模板（23）和第二编码模板（33）中的透光方格与不透光方格大小相同，且每个方格的大小与图像像素点的大小相等。
7.一种基于压缩感知的双通道遥感光谱成像方法，包括：
（1）光谱图像观测步骤：
（1a）设原始光谱信息矩阵f0的大小为M×N×L，其中M×N为光谱信息空间分辨率，L为光谱信息的光谱分辨率；
（1b）设任意一点的光谱信息为f0(m,n,k)，其中m和n表示空间维坐标，k表示光谱维坐标，其中0≤m≤M-1，0≤n≤N-1，0≤k≤L-1；
（1c）将光谱信息按1∶1的比例分成两路，其中第一路所含的信息f11(m,n,k)与第二路所含的信息f21(m,n,k)相同，即：
（1d）将两路光谱信息的中第k个谱段的信息平移k个像素，得出色散之后的光谱信息f12(m,n,k)和f22(m,n,k)分别为：
（1f）对两路光谱信息进行编码，编码函数分别为T1(m,n)和T2(m,n)，得出经过编码之后的光谱信息f13(m,n,k)和f23(m,n,k)分别为:
其中，T1(m,n)随机地取0或1， 以实现T1(m,n)与
T2(m,n)之间的编码互补；
（1g）将两路光谱信息的第k个谱段的信息反向平移k个像素，重新对齐同一空间位置不同谱段的信息，得出反向平移后的光谱信息f14(m,n,k)和f24(m,n,k)分别为：
（1h）对两路光谱信息进行曝光，得到观测结果为y1(m,n)和y2(m,n)，其中
记为：
Y＝Hf；
其中Y＝{yi(m,n)},i＝1,2为观测图像矩阵，H为线性算子，表示系统的观测模型，f为原始光谱信息矩阵；
（2）光谱图像重构步骤
（2a）将观测图像矩阵Y送至图像重构处理器；
（2b）设定稀疏域Ψ为离散余弦域或小波域或傅立叶域，使得光谱图像在稀疏域Ψ下是稀疏的；
（2c）图像重构处理器根据观测结果Y和稀疏域Ψ，利用非线性优化方法重构原始图像f。
8.根据权利要求7所述的基于压缩感知的双通道遥感光谱成像方法，其特征在于，步骤（2c）所述的利用非线性优化方法重构原始图像，按如下步骤进行：
T
首先，设定优化目标函数为min(||Ψf||1)，其中T表示矩阵转置，||·||1表示对投影系数取l1范数，min(·)表示取l1范数的最小值；
然后，设定约束条件为Hf＝Y，其中Y为观测图像矩阵，H为系统的观测模型，f为原始光谱图像；
最后，根据优化目标函数和约束条件，重构出原始光谱图像f。
基于压缩感知的双通道遥感光谱成像系统和成像方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
1，但不限于此值。
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