一种基于反射式编码掩膜的计算光谱成像导引装置的制作方法

本发明涉及一种基于反射式编码掩膜的计算光谱成像导引装置，属于多光谱成像导引。

背景技术：

1、成像制导技术是制导体系中抗干扰性能较为优越，且可靠的一种制导方式。

2、成像制导一般具有制导精度高、适应能力光的先天优势，但也存在着当前成像导引头多采用宽谱成像导致目标抗背景干扰，强对抗环境适应性不足的问题。

3、多光谱成像探测技术主要通过获取目标与背景的谱间差异，通过物体独有的“光谱指纹”特征完成目标探测识别，因此可极大提升目标探测识别的准确性。但当前的多光谱成像存在着能力利用率不高、作用距离有限、且一般系统结构较为复杂，不利于实际工程应用等难题。

技术实现思路

1、本发明解决的问题是：克服现有技术上的不足，提出一种基于反射式编码掩膜的计算光谱成像导引装置，通过在光学系统一次成像面后增加单片无源散射滤光的反射式编码掩膜方法，使其具备不同弹径约束下的成像导引装置适配性、提升当前多光谱成像系统探测距离、更为优异的抗复杂背景、人工诱饵干扰等能力。

2、本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：

3、一种基于反射式编码掩膜的计算光谱成像导引装置，包括成像光路、单色光标定模块、计算模块；

4、单色光标定模块输出单色光，单色光通过放置于不同位置的所述成像光路，得到不同位置下的散斑场图像；计算模块对单色光形成的散斑场图像进行标定处理，构成测量矩阵；

5、目标物体光信号通过所述成像光路，生成目标物体对应的散斑场图像；

6、根据得到的散斑场图像及测量矩阵，计算模块计算得到目标物体的三维多光谱信息。

7、优选的，所述成像光路包括成像主镜、校正光阑、固定光阑、反射式相位板、汇聚透镜、成像探测器；

8、光信号经成像主镜一次成像后，再经过校正光阑、固定光阑后，落在反射式相位板上实现混合调制编码，编码后的光在成像探测器中形成散斑场图像。

9、优选的，所述反射式相位板上编码掩膜通过高斯随机表明模型进行表面分布设计。

10、优选的，根据设计要求，对反射式相位板进行表面加工，达到满足设计要求的表面粗糙度；再对表面进行镀膜处理。

11、优选的，所述单色光标定模块包括辐射源、单色仪、光源汇聚镜、针孔光阑；

12、所述辐射源为红外光源或黑体，利用单色仪进行单色光波的输出选择，输出的单色光波经光源汇聚镜进行汇聚后再通过针孔光阑，进入成像光路。

13、优选的，所述成像光路放置于电动二维位移平台上，电动二维位移平台带动成像光路移动。

14、一种基于反射式编码掩膜的计算光谱成像导引方法，包括：

15、搭建基于权利要求1所述的基于反射式编码掩膜的计算光谱成像导引装置的光路；

16、进行标定：单色光标定模块持续发出单色光，成像光路随机移动，得到相应位置下的散斑场分布；通过插值法，对成像主镜视场所有面元进行标定，基于所有散斑场构成测量矩阵a；

17、进行测量：目标物体持续发出光信号，成像光路成像面的视场区域划分为若干个面元，构成图像矢量x；探测器采集到帧图像后，随机划分探测面元，每个探测面元对应一个光强值，集合所有面元的光强值，构成探测器信号矢量y；通过求解y＝ax方程，得到目标的多光谱信息。

18、优选的，利用压缩感知信息恢复算法对所述方程进行求解，得到目标的多光谱信息。

19、本发明与现有技术相比的优点在于：

20、(1)本发明提供了一种基于反射式编码掩膜的多光谱成像装置与方法，相比传统分光路、滤光片或透射式编码掩膜，本发明具有更高的探测灵敏度，有效提升了系统的作用距离。

21、(2)本发明提出的装置及方法具有更强的抗背景干扰、红外人工干扰能力。由于系统具有单次曝光快照式多光谱成像能力，在应对高动态对抗环境下，可利用丰富的多光谱信息差异，实现目标、干扰的检测识别。

22、(3)本发明提出的装置结构简单且成像谱段数可灵活定制。相较于传统的复合成像、多光谱成像，本装置仅通过在成像系统中添加单片无源散射成像编码掩膜，在重量、体积上更具优势；且在完成系统集成后，可在软件层面根据确切应用场景对成像谱段数进行二次调整。

技术特征：

1.一种基于反射式编码掩膜的计算光谱成像导引装置，其特征在于，包括成像光路、单色光标定模块、计算模块；

2.根据权利要求1所述的一种基于反射式编码掩膜的计算光谱成像导引装置，其特征在于，所述成像光路包括成像主镜、校正光阑、固定光阑、反射式相位板、汇聚透镜、成像探测器；

3.根据权利要求2所述的一种基于反射式编码掩膜的计算光谱成像导引装置，其特征在于，所述反射式相位板上编码掩膜通过高斯随机表明模型进行表面分布设计。

4.根据权利要求2所述的一种基于反射式编码掩膜的计算光谱成像导引装置，其特征在于，对所述反射式相位板进行表面加工，达到满足设计要求的表面粗糙度；再对表面进行镀膜处理。

5.根据权利要求1所述的一种基于反射式编码掩膜的计算光谱成像导引装置，其特征在于，所述单色光标定模块包括辐射源、单色仪、光源汇聚镜、针孔光阑；

6.根据权利要求1所述的一种基于反射式编码掩膜的计算光谱成像导引装置，其特征在于，所述成像光路放置于电动二维位移平台上，电动二维位移平台带动成像光路移动。

7.一种基于反射式编码掩膜的计算光谱成像导引方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的一种基于反射式编码掩膜的计算光谱成像导引方法，其特征在于，利用压缩感知信息恢复算法对所述方程进行求解，得到目标的多光谱信息。

技术总结
本发明提出了一种基于反射式编码掩膜的计算光谱成像导引装置，通过在光学系统一次成像面后增加单片无源散射滤光的反射式编码掩膜方法，实现对前置成像面的处的两维空间信息和一维光谱信息实现反射式的编码调制，通过面阵探测器单次曝光实现压缩采样，最后利用压缩感知反演算法恢复出目标的三维光谱图像信息。本发明可用于可见及红外波段的目标探测识别与抗复杂环境、人工干扰等场景。

技术研发人员：李大鹏,刘莎,周卫文,史庆杰,王梦如,陶骁,周彬
受保护的技术使用者：上海航天控制技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12