一种基于空间编码掩模板的单像素日盲紫外成像系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111999616A(43)申请公布日2020.11.27(21)申请号202010897853.5(22)申请日2020.08.31(71)申请人南京工程学院地址211167江苏省南京市江宁区科学园弘景大道1号(72)发明人何睿清张健赵静魏峘余辉龙覃翠涂平华(74)专利代理机构南京钟山专利代理有限公司32252代理人徐博(51)Int.Cl.G01R31/12(2006.01)G01R31/52(2020.01)G01R31/58(2020.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称一种基于空间编码掩模板的单像素日盲紫外成像系统(57)摘要本发明是一种基于空间编码掩模板的单像素日盲紫外成像系统，分束棱镜用于将成像镜头采集到的光信号分为日盲紫外信号和可见光信号；日盲紫外信号顺次穿过紫外滤波片、紫外波段成像透镜滤除日盲紫外以外的波段后成像在动态随机编码掩膜装置上，动态随机编码掩膜装置用于日盲紫外信号进行空域调制，调制后的日盲紫外信号通过紫外波段收集透镜汇集到紫外波段单点探测器上；可见光信号顺次穿过可见光滤波片、可见光波段成像透镜后投射到可见光波段面阵探测器上；动态随机编码掩膜装置用于连续提供若干个不同的透射式模板，输出多组调制信号；该种日盲紫外成像系统利用压缩感知算法，实现低成本的日盲紫外成像，判断输电器件是否出现漏电现象。CN111999616ACN111999616A权利要求书1/2页1.一种基于空间编码掩模板的单像素日盲紫外成像系统，其特征在于：包括成像镜头、分束棱镜、紫外滤波片、紫外波段成像透镜、动态随机编码掩膜装置、紫外波段收集透镜、紫外波段单点探测器、可见光滤波片、可见光波段成像透镜和可见光波段面阵探测器；所述的分束棱镜用于将成像镜头采集到的光信号分为日盲紫外信号和可见光信号；所述的日盲紫外信号顺次穿过紫外滤波片、紫外波段成像透镜滤除日盲紫外以外的波段后成像在动态随机编码掩膜装置上，所述的动态随机编码掩膜装置用于日盲紫外信号进行空域调制，调制后的日盲紫外信号通过紫外波段收集透镜汇集到紫外波段单点探测器上；所述的可见光信号顺次穿过可见光滤波片、可见光波段成像透镜后投射到可见光波段面阵探测器上，所述的可见光波段面阵探测器用于采集并保存采集到的可见光图像；所述的动态随机编码掩膜装置用于连续提供若干个不同的透射式模板，输出多组调制信号；所述的紫外波段单点探测器、可见光波段面阵探测器均与数据处理装置信号连接，所述的数据处理装置用于利用凸规划运算重构出日盲紫外图像，并将日盲紫外图像与可见光图像叠加形成融合图像。2.如权利要求1所述的一种基于空间编码掩模板的单像素日盲紫外成像系统，其特征在于：所述的紫外波段成像透镜和可见光波段成像透镜再光路中的位置可调，所述的紫外波段成像透镜和可见光波段成像透镜的视场一致。3.如权利要求2所述的一种基于空间编码掩模板的单像素日盲紫外成像系统，其特征在于：所述的动态随机编码掩膜装置和紫外波段收集透镜之间设置有反射镜，所述的反射镜用于调整日盲紫外信号的传递方向。4.如权利要求1所述的一种基于空间编码掩模板的单像素日盲紫外成像系统，其特征在于：所述的动态随机编码掩膜装置包括第一转轴(1)、第二转轴(2)和柔性透射式掩模(3)，所述的柔性透射式掩模(3)一端缠绕在第一转轴(1)外侧，另一端缠绕在第二转轴(2)外侧，所述的柔性透射式掩模(3)表面加工有空域随机矩阵，所述的空域随机矩阵用于控制光在柔性透射式掩模(3)区域不同位置的透过或者不透过，所述的第一转轴(1)与步进电机传动连接，所述的步进电机带动第一转轴(1)旋转进而带动柔性透射式掩模(3)朝向第一转轴(1)一侧移动，所述的柔性透射式掩模(3)每移动Δ距离，日盲紫外信号在柔性透射式掩模(3)上成像位置内的透射式模板完成一次切换。5.如权利要求1所述的一种基于空间编码掩模板的单像素日盲紫外成像系统，其特征在于：所述的数据处理装置采用PC机，所述的PC机内设置有处理软件，所述的处理软件用于利用凸规划运算重构出日盲紫外图像，具体求解日盲紫外图像的凸优化如下：argminx‖x‖TVs.t.‖Ax-I‖2≤ε(1)式中，x为待解出日盲紫外图像，角标“TV”表示全变分模型，角标“2”表示2范数；A的每一行为Pk进行矩阵重排后的结果，Pk为第k次提供的透射式模板对应的矩阵；I为紫外波段单点探测器测量值组成的向量。6.如权利要求5所述的一种基于空间编码掩模板的单像素日盲紫外成像系统，其特征在于：所述的求解日盲紫外图像的具体步骤如下：步骤1，数值初始化：共投射N个透射式模板，桶探测器曝光了N次，得到N个测量值，记为2CN111999616A权利要求书2/2页I；待重构图像初始值记