[发明专利]基于散射介质和空间光调制器共同调制的单像素成像系统

权利要求书

1.一种基于散射介质和空间光调制器共同调制的单像素成像系统，其特征在于，所述系统包括：激光器、扩束器、空间光调制器、雾室、分光棱镜、CCD相机、光电倍增管和成像模块；

所述激光器，用于发射激光；所述扩束器，用于对激光进行扩束；

所述空间光调制器，用于利用预注入的Hadamard矩阵的调制样式对扩束后的激光进行调制；

所述雾室，用于对空间光调制器调制后的激光再进行一次散射介质的调制；雾室里充满水雾，并设置一个能够360度旋转的风扇，用于增加水雾变化强度；

所述分光棱镜，用于将空间光调制器和水雾联合调制后的光场分为两条光路；

所述CCD相机，用于通过一条光路拍摄联合调制样式，发送至成像模块；

所述光电倍增管，用于收集另一条光路照射目标后的光强信号，发送至成像模块；

所述成像模块，用于将光电倍增管收集到的光强信息转化为电压信号，并由CCD相机拍摄的调制样式生成测量矩阵，经过压缩感知算法将重建出目标图像；

所述成像模块的具体实现过程包括：

将CCD相机拍摄的联合调制样式作为大小为M×N的测量矩阵Φ，M为采样次数，N为目标图像的大小：N＝n×n，

将光电倍增管收集到的光强信息转化为电压信号y；

选取稀疏基Ψ为傅里叶矩阵，则测量矩阵和稀疏矩阵之间的平均相关系数为0.0053，满足不相关条件；

选取最小全变分的TVAL3算法作为压缩感知算法，将测量矩阵Φ和电压信号y输入最小全变分的TVAL3算法，重建出n×n的目标图像。

2.根据权利要求1所述的基于散射介质和空间光调制器共同调制的单像素成像系统，其特征在于，所述Hadamard矩阵的元素为1或-1。

3.根据权利要求1所述的基于散射介质和空间光调制器共同调制的单像素成像系统，其特征在于，当M＝N时，Φ为全采样测量矩阵。

4.一种基于散射介质和空间光调制器共同调制的单像素成像方法，基于权利要求1-3之一所述的基于散射介质和空间光调制器共同调制的单像素成像系统实现，所述方法包括：

步骤1)将成像系统的各部件按照光路放置，打开烟雾发生器，将水雾注入雾室；根据空间光调制器进行全1显示以调好CCD相机的位置，打开风扇，增加雾室的水雾变化强度；

步骤2)控制空间光调制器依次显示Hadamard调制样式，同时CCD相机记录联合调制的调制样式，光电倍增管采集携带目标的光强信息；重复该步骤M次，获得M张CCD相机照片，M个光电倍增管采集到的光强信号；

步骤3)成像模块对每张CCD相机照片进行裁剪，去除四周像素为0的部分，并将其进行像素均值合并为n×n的图像，由此生成M×N的测量矩阵Φ，以此作为联合调制样式，N为目标图像的大小：N＝n×n；

步骤4)成像模块将光电倍增管收集到的光强信息转化为电压信号y；基于测量矩阵Φ采用最小全变分的TVAL3算法重建出目标图像。