[发明专利]一种基于像元优化编码曝光的高速成像系统及方法

权利要求书

1.一种基于像元优化编码曝光的高速成像系统，其特征在于：包括物镜、第一中继透镜、偏振分束器、第二中继透镜、空间光调制器、第三中继透镜和图像传感器；

所述物镜、第一中继透镜、偏振分束器、第二中继透镜、空间光调制器依次设置在自然光的光轴上；

所述第三中继透镜和图像传感器依次设置在偏振分束器的上方；

自然光依次通过物镜、第一中继透镜和第二中继透镜进入偏振分束器；所述偏振分束器将自然光分束成S偏振光和P偏振光；所述S偏振光经偏振分束器反射出外部空间；所述P偏振光依次经过第二中继透射入射至空间光调制器；所述空间光调制器将接收的P偏振光一部分转换为S偏振光经偏振分束器反射后经过第三中继透镜后被图像传感器接收；另一部分未被转换的P偏振光经原路返回。

2.一种基于像元优化编码曝光的高速成像系统的成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)通过学习随机视频，利用K-SVD算法，得到过完备字典D；

2)依据权利要求1的系统，获取包含多帧图像信息的单帧编码曝光图像I；

2.1)设定空间光调制器的采样函数S；

2.2)利用空间光调制器完成对图像传感器入射光的调制，得到包含多帧图像信息的单帧编码曝光图像I；

3)计算高分辨率多帧视频图像E；

3.1)利用重构算法，解算系数α；

具体计算公式是：I＝S*E＝S*D*α

3.2)利用系数α恢复出高分辨率多帧视频图像E；

具体计算公式是：

E＝D*α。

3.根据权利要求2所述的基于像元优化编码曝光的高速成像系统的成像方法，其特征在于：所述采样函数为二进制函数；所述采样函数在图像传感器曝光时间内单个像元有且只有一次曝光。