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申请/专利权人:哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院)
摘要:一种高光谱病理扫描仪装置,包括高光谱相机,该高光谱相机包括:光学微腔阵列,对入射光场进行空间‑光谱编码,形成压缩的高光谱图像;传感器,与光学微腔阵列耦合,用于捕获压缩的高光谱图像;处理器,被配置以通过图像重建算法重建原始的高光谱图像数据立方体;所述光学微腔阵列由具有不同光谱透过率的多种微腔单元随机排列组成,每个微腔单元由高折射率材料和低折射率材料周期性叠层构成,并且各微腔中间的空腔层具有差异化的厚度以实现不同的光谱透过率。这种设计在保证了光谱成像具有较高分辨率和准确性的同时简化了光学系统,减少了传统高光谱成像所需的复杂和庞大的光学元件,减小系统体积,实现了紧凑型高光谱病理扫描仪装置。
主权项:1.一种高光谱病理扫描仪装置,包括高光谱相机,其特征在于,所述高光谱相机包括:光学微腔阵列,用于对入射光场进行空间-光谱编码,形成压缩的高光谱图像;传感器,与所述光学微腔阵列耦合,用于捕获所述压缩的高光谱图像;处理器,被配置以通过图像重建算法重建原始的高光谱图像数据立方体;其中,所述光学微腔阵列由具有不同光谱透过率的多种微腔单元随机排列组成,每个微腔单元由高折射率材料和低折射率材料周期性叠层构成,并且各微腔中间的空腔层具有差异化的厚度以实现不同的光谱透过率;所述光学微腔阵列被划分为多个阵列形式的小区域,每个小区域内多种微腔单元随机排列,并且每个小区域内的微腔单元满足设定的光谱透过率标准差与平均值的比例关系,以及谱段之间的相关性限制;所述满足设定的光谱透过率标准差与平均值的比例关系,以及谱段之间的相关性限制具体为满足式1与式2: ;其中,为区域内各光学微腔光谱透过率的标准差,为区域内各光学微腔光谱透过率的平均值,表示谱段i与谱段j之间的相关性,表示在坐标x,y处谱段i的透过率,为其区域内的平均值,相应的,与分别表示谱段j在坐标x,y处的透过率与平均值;所述光学微腔阵列执行高光谱图像的压缩,压缩过程由式3表示: ;其中,是经过所述光学微腔阵列压缩的高光谱图像,为退化矩阵,由所述光学微腔阵列上各微腔单元的光谱透过率组成,是原始的高光谱三维图像数据,为压缩过程中的噪声;所述处理器采用的图像重建算法包括正则化项,所述正则化项为稀疏性正则化,用于促进高光谱图像数据立方体中的稀疏性,并且处理器被配置以求解包含所述正则化项的最小化问题;通过式4所示的优化方程恢复高光谱图像数据: ;其中,是重建后的高光谱图像数据,为促进稀疏性的正则化项,为正则化参数,用于控制数据保真度和稀疏性正则化项之间的权衡,优化算法的目标是找到的最优解,即最小化压缩图像和通过退化矩阵变换后之间的差异,同时考虑正则化项来引导重建过程。
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