压缩感知光谱成像技术的编码孔径与探测器匹配优化

• 作者: 付强 刘铭鑫 史广维 吴洪波 张新 王灵杰
• 来源期刊: 中国光学
• 学科: 航空航天
• 关键词: 光谱成像 压缩感知 编码孔径 优化设计
• 年，卷（期）: 2020,（2）
• 所属期刊栏目: 原创文章
• 页码范围: 290-301
• 页数: 12页
• 分类号: V248.3
• 字数: 8505字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/CO.20201302.0290

摘要

编码孔径光谱成像仪在实际应用中存在着编码模板与探测器分辨率不匹配从而降低系统分辨率的问题.针对该问题进行了两种情况分析,并通过数学理论建模给出了相应的解决方案.对于编码模板分辨率高于探测器分辨率这一情况,提出引入邻域嵌入超分辨技术的方法,实现了基于压缩感知的超分辨光谱成像.对于编码模板分辨率低于探测器分辨率这一情况,提出区块阈值划分的编码孔径,将编码微元按照区块阈值重新划分并进行灰度分级,从而实现低分辨率编码模板的高分辨率编码孔径.利用梯度投影稀疏重构(GPSR)算法进行数据立方体重建,实验结果表明:运用基于超分辨理论的编码孔径快照光谱成像系统所测得的光谱图像更精准,内容更丰富;采用基于区块阈值划分的编码孔径的编码孔径快照光谱成像系统具有更高的空间分辨率和光谱分辨率.结果证实优化后的编码孔径快照光谱成像系统,其分辨率和成像质量大幅度提升,并实现了高分辨率元件的100％利用.