CN209962268U - 一种高光谱图像压缩系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种高光谱图像压缩系统，包括压缩感知成像模块和成像数据压缩模块；压缩感知成像模块包括沿光路依次设置的物镜、分光元件、第一透镜、数字微镜阵列DMD、第二透镜、成像阵列；物镜接收目标表面的多条辐射光线并传递至分光元件分成多束发散的单光谱光线；多束发散的单光谱光线通过第一透镜后形成多束平行的单光谱光线，被数字微镜阵列DMD进行光谱压缩后通过第二透镜汇聚在成像阵列上，形成光谱压缩图像；成像数据压缩模块对接收的光谱压缩图像进行空间压缩。先通过压缩感知成像模块对目标表面的辐射光线进行光谱压缩，再使用成像数据压缩模块对光谱压缩后的图像进一步的空间压缩，实现了高光谱图像的有效压缩。

Description

一种高光谱图像压缩系统

技术领域

本实用新型涉及光学遥感技术领域，具体涉及一种高光谱图像压缩系统。

背景技术

光谱成像作为光学成像技术的重要分支被广泛应用于光学遥感领域，而高光谱成像因具有极强的地物分类和识别能力，已成为一种重要的遥感技术渗透到航空航天、环境监测、矿产勘察、农业或生态研究等各领域。随着空间分辨率、光谱分辨率、辐射分辨率和时间分辨率的不断提高，高光谱相机所获取的数据量呈指数量级增加，从而给数据的计算、存储和传输都带来了巨大的压力。因此，进行有效的数据压缩是目前高光谱相机迫切需要解决的难题。

实用新型内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种高光谱图像压缩系统。

为了实现本实用新型的上述目的，本实用新型提供了一种高光谱图像压缩系统，包括压缩感知成像模块和成像数据压缩模块；

所述压缩感知成像模块包括沿光路依次设置的物镜、分光元件、第一透镜、数字微镜阵列DMD、第二透镜、成像阵列；

所述物镜接收目标表面的多条辐射光线并传递至所述分光元件，多条辐射光线经所述分光元件分成多束发散的单光谱光线，多束发散的单光谱光线通过所述第一透镜后形成多束平行的单光谱光线，多束平行的单光谱光线被数字微镜阵列DMD进行光谱压缩后通过第二透镜汇聚在成像阵列上，形成光谱压缩图像；

所述成像数据压缩模块的输入端与成像阵列的输出端连接，对接收的光谱压缩图像进行空间压缩。

上述技术方案的有益效果为：本专利先通过压缩感知成像模块对目标表面的辐射光线进行光谱压缩，之后使用成像数据压缩模块对光谱压缩后的图像进一步的空间压缩，两种压缩方式相结合，实现了图像数据的有效压缩，该相机应用于机载或星载成像系统时能极大地减轻了系统的图像数据存储和传输压力。本专利实现了多像素成像和多像素图像压缩，提高了对目标表面的探测效率。

在本实用新型的一种优选实施方式中，所述物镜、分光元件、第一透镜、数字微镜阵列DMD、第二透镜、成像阵列位于同一光轴上。

上述技术方案的有益效果为：便于布设安装。

在本实用新型的一种优选实施方式中，还包括位于所述物镜前方的扫描镜，所述扫描镜对目标表面进行线扫描或面扫描，获得的扫描光线入射在物镜的入射面上。

上述技术方案的有益效果为：通过扫描镜便于拍摄定位，使目标表面辐射光线准确入射在物镜的入射面上。

在本实用新型的一种优选实施方式中，所述成像阵列为CCD阵列或CMOS阵列。

上述技术方案的有益效果为：为现有产品，便于获得。

在本实用新型的一种优选实施方式中，所述分光元件为分光棱镜或分光光栅。

上述技术方案的有益效果为：为现有产品，便于实施，分光效果好。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型一种优选实施方式中结构示意图；

图2是本实用新型一种优选实施方式中系统框图。

附图标记：

1物镜；2分光元件；3第一透镜；4数字微镜阵列DMD；5第二透镜；6成像阵列；7成像数据压缩模块。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1所示，本实用新型提供了一种高光谱图像压缩系统，包括压缩感知成像模块和成像数据压缩模块7；压缩感知成像模块包括沿光路依次设置的物镜1、分光元件2、第一透镜3、数字微镜阵列DMD 4、第二透镜5、成像阵列6；物镜1接收目标表面的多条辐射光线并传递至分光元件2，多条辐射光线经分光元件2分成多个单光谱发散光线束，多个单光谱发散光线束通过第一透镜3后形成多个单光谱平行光线束，多个单光谱平行光线束由数字微镜阵列DMD 4光谱压缩后通过第二透镜5汇聚在成像阵列6上，形成光谱压缩图像；成像数据压缩模块7的输入端与成像阵列6的输出端连接，对接收的光谱压缩图像进行空间压缩。

在本实施方式中，物镜1优选为远距型物镜，用于星载或机载时拍摄目标表面地面的景物。在本实施方式中，优选的，分光元件2为分光棱镜或分光光栅，分光光栅可选择反射光栅、透射光栅、闪耀光栅、全息光栅等。

在本实施方式中，第一透镜3和第二透镜5优选但不限于为圆形、柱形、棱形等汇聚透镜，其用于将分散光转换为平行光，以及将平行光汇聚在一起。

在本实施方式中，数字微镜阵列DMD 4，是一种光调制器，为由成千上万个微镜组成的阵列，通过微镜反射入射光而实现光的调制，这些微镜阵列可通过器件内部的配置单元设定翻转角度，每个微镜可通过一个铰链实现两种固定的翻转状态，角度为水平方向的±12°翻转，当微镜翻转角度为+12°时，实现对入射光的对称角度反射，当微镜翻转角度为-12°时，微镜把入射光反射到芯片内置的光吸收材料上，没有反射光输出。数字微镜阵列DMD4优选但不限于选择美国德州仪器公司的DLP4710AFQL套片。数字微镜阵列DMD 4的光谱压缩率可调节，优选的，在拍照前对数字微镜阵列DMD 4的微镜阵列中各微镜的翻转角度进行预设，这样在拍摄时就不需要实时调节。

在本实施方式中，成像阵列6优选但不限于为CCD阵列或CMOS阵列。

在本实施方式中，成像数据压缩模块7包括压缩芯片及其外围电路，压缩芯片优选但不限于型号为cx93610或ZR36060或ADV611，具体电路连接请参照芯片的技术手册，在此不再赘述。

在本实施方式中，优选的，如图2所示，还包括控制器和存储器，成像阵列6的输出端与控制器的图像输入端连接，控制器的图像输出端与成像数据压缩模块7的输入端连接，成像数据压缩模块7的输出端与存储器的输入端连接，控制器的第一控制信号输出端与成像阵列6的控制信号输入端连接，控制成像阵列6的时序，为通过选择的成像阵列6的芯片的数据手册就能获知的现有控制方法，该方法不在本实用新型的保护范围内；控制器的第二控制信号输出端与数字微镜阵列DMD 4的控制端连接，控制微镜翻转角度，以及调节数字微镜阵列DMD 4的光谱压缩率，为通过选择的数字微镜阵列DMD 4的芯片的数据手册就能获知的现有的控制方法，该方法不在本实用新型的保护范围内。控制器优选但不限于为单片机、ARM等处理芯片，如选择MCU89C51。存储器优选但不限于为flash、SD卡等存储器件。

在本实施方式中，还包括容纳压缩感知成像模块和成像数据压缩模块7的壳体。

在一种优选实施方式中，物镜1、分光元件2、第一透镜3、数字微镜阵列DMD 4、第二透镜5、成像阵列6位于同一光轴上。

在一种优选实施方式中，还包括位于物镜1前方的扫描镜，扫描镜对目标表面进行线扫描或面扫描，获得的扫描光线入射在物镜1的入射面上。

在本实施方式中，扫描镜可为旋转平面镜，在物镜1的光轴上呈45°倾角放置。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种高光谱图像压缩系统，其特征在于，包括压缩感知成像模块和成像数据压缩模块(7)；

所述压缩感知成像模块包括沿光路依次设置的物镜(1)、分光元件(2)、第一透镜(3)、数字微镜阵列DMD(4)、第二透镜(5)、成像阵列(6)；

所述物镜(1)接收目标表面的多条辐射光线并传递至所述分光元件(2)，多条辐射光线经所述分光元件(2)分成多个单光谱发散光线束，多个单光谱发散光线束通过所述第一透镜(3)后形成多个单光谱平行光线束，多个单光谱平行光线束由数字微镜阵列DMD(4)光谱压缩后通过第二透镜(5)汇聚在成像阵列(6)上，形成光谱压缩图像；

所述成像数据压缩模块(7)的输入端与成像阵列(6)的输出端连接，对接收的光谱压缩图像进行空间压缩。

2.如权利要求1所述的高光谱图像压缩系统，其特征在于，所述物镜(1)、分光元件(2)、第一透镜(3)、数字微镜阵列DMD(4)、第二透镜(5)、成像阵列(6)位于同一光轴上。

3.如权利要求1所述的高光谱图像压缩系统，其特征在于，还包括位于所述物镜(1)前方的扫描镜，所述扫描镜对目标表面进行线扫描或面扫描，获得的扫描光线入射在物镜(1)的入射面上。

4.如权利要求1所述的高光谱图像压缩系统，其特征在于，所述成像阵列(6)为CCD阵列或CMOS阵列。

5.如权利要求1所述的高光谱图像压缩系统，其特征在于，所述分光元件(2)为分光棱镜或分光光栅。

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