一种基于神经重叠复眼的仿生多光谱偏振单像素成像装置及方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114993472A(43)申请公布日2022.09.02(21)申请号202210615529.9(22)申请日2022.06.01(71)申请人中国科学技术大学地址230026安徽省合肥市包河区金寨路96号(72)发明人邓华夏蔡钰龚兴龙(74)专利代理机构北京科迪生专利代理有限责任公司11251专利代理师金怡(51)Int.Cl.G01J3/447(2006.01)G01J3/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种基于神经重叠复眼的仿生多光谱偏振单像素成像装置及方法(57)摘要本发明涉及一种基于神经重叠复眼的仿生多光谱偏振单像素成像装置及方法，其装置包括：基底；多个子眼；多个子眼均匀分布于基底之上，每个子眼由至少一根光纤组成；至少一组成像通道，每组成像通道的前端由各个子眼中处于相同位置的光纤组成，后端由各个子眼中处于相同位置的光纤固定在一起组成；至少一个滤波片或者偏振片，位于成像通道的后端；以及至少一个单像素探测器，位于每个滤波片或者偏振片的后面。本发明提供的成像装置，结构紧凑、占地空间小、制作成本低、成像视场角大、成像动态范围高并且目标识别效率高。CN114993472ACN114993472A权利要求书1/1页1.一种基于神经重叠复眼的仿生多光谱偏振单像素成像装置，其特征在于，包括：基底；多个子眼；多个所述子眼均匀分布于所述基底之上，每个所述子眼由至少一根光纤组成；至少一组成像通道，每组所述成像通道的前端由各个所述子眼中处于相同位置的光纤组成，后端由各个所述子眼中处于相同位置的光纤固定在一起组成；至少一个滤波片或者偏振片，位于每组所述成像通道的后端；以及至少一个单像素探测器，位于每个所述滤波片或者偏振片的后面。2.根据权利要求1所述的基于神经重叠复眼的仿生多光谱偏振单像素成像装置，其特征在于，所述基底呈曲面形状。3.根据权利要求1所述的基于神经重叠复眼的仿生多光谱偏振单像素成像装置，其特征在于，每个子眼包含至少1根光纤。4.根据权利要求1所述的基于神经重叠复眼的仿生多光谱偏振单像素成像装置，其特征在于，至少包含1个滤波片或1个偏振片。5.一种基于神经重叠复眼的仿生多光谱偏振单像素成像方法，其特征在于，根据权利要求1～4任一所述的基于神经重叠复眼的仿生多光谱偏振单像素成像装置，包括以下步骤：S1：获取单像素成像需要的掩模图案，并上传到空间光调制器中；S2：将待测物体放置于避光环境中，光源发射器发出的光经过所述空间光调制器的调制，反射到所述待测物体上；所述基于神经重叠复眼的仿生多光谱偏振单像素成像装置的子眼收集由所述掩模图案与所述待测物体相互作用后产生的总光强，并通过成像通道进行传输；S3：利用滤波片或偏振片，或滤波片和偏振片的组合对总光强进行调制后进入单像素探测器，得到光强信息；S4：根据所述光强信息计算得到多光谱图像和偏振图像；对所述多光谱图像和偏振图像分别进行波段运算和偏振度及偏振角的计算；S5：将计算结果与数据库中的数据进行对比，得到所述待测物体的种类。2CN114993472A说明书1/4页一种基于神经重叠复眼的仿生多光谱偏振单像素成像装置及方法技术领域[0001]本发明涉及仿生复眼、单像素成像及目标识别技术领域，具体涉及一种基于神经重叠复眼的仿生多光谱偏振单像素成像装置及方法。背景技术[0002]目标物质识别对于军事侦察、深空探测、环境监测、资源评估、司法鉴定、生物医学等领域具有重要的意义和应用价值，常用的方法有雷达、声纳、红外成像、多光谱成像、偏振成像等等。这些方法都有各自的优势和局限性。[0003]例如使用雷达进行目标识别之前必须先向目标发射电磁波，不仅非常容易受到各种外界因素的干扰，还无法进行被动的目标识别。声纳是利用水中的声波来进行探测，而声波会由于海水中的多种情况被影响。红外图像技术虽然本身不易受干扰还可实现全天实时监测，但针对其的红外隐身技术也发展迅速，阻碍了其进一步更广泛的应用。光谱识别技术的核心是不同物质拥有不同的光谱，但该方法经常会出现异物同谱的情况。偏振探测虽然可以不受外部环境变化和干扰的影响，但缺乏准确探测对比度较低的目标的能力。[0004]为了改善并提升目标识别的效果，许多研究人员提出将多光谱成像技术和偏振成像技术相结合的目标识别技术，称为光谱偏振成像技术。该技术能获取目标的二维空间信息、一维光谱信息和偏振态信息，目前已有的各类光谱偏振成像仪主要是从以往的成像光谱仪改进得到的，究其本质可分为两类，一类是分时成像，一类为分区成像。分时成像的典型代表为旋转滤光片和偏振片进行成像的光谱偏振成像仪、基于声光/液晶可调谐滤光片的光谱成像仪和傅里叶光谱偏振成像仪，其以时间分辨率为代价来得到目标的多类信