[发明专利]单像素成像系统及方法

说明书

本发明提供一种单像素成像系统及方法，该系统包括：光源、空间光调制器、单像素探测器和图像生成装置；所述光源，用于发射激光；所述空间光调制器，用于基于泽尼克图案作为调制图案对第一光束进行调制；所述单像素探测器，用于基于第二光束获取目标光场的信息；所述图像生成装置，用于基于所述目标光场的信息，生成目标图像。本发明提供的单像素成像系统及方法，基于空间光调制器采用泽尼克图案对第一光束进行调制，通过单像素探测器输出的目标光场的信息，可以实现目标图像的重建。能够在较少的投影次数的情况下，实现较高质量的成像，提高单像素成像的成像效率。

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种单像素成像系统及方法。

背景技术

由鬼成像技术发展而来的单像素成像技术，是一种利用随机图案对照明光场或被检测光场进行空间调制，通过关联成像而非空间点扫描的成像技术方案。单像素成像技术的成像原理是首先通过空间光调制技术对空间信息进行编码，再通过单像素探测器对编码后所获得的光信号进行采集，最后通过计算对空间信息进行解码，恢复出物体图像。由于继承了鬼成像中基于随机、统计数学的图像重建机理，基于空间光调制的单像素成像技术面对的主要挑战是成像质量差和成像效率低的问题。其中，空间光调制图案的选择对单像素成像的质量和效率影响甚大。

目前，单像素成像技术采用的光调制模式，包括随机散斑模式、哈达玛模式和傅立叶模式。与传统的基于随机散斑光调制模式单像素成像技术相比，哈达玛调制模式和傅立叶光调制模式属于确定性正交基，具有利用欠采样数据重构清晰图像实现完美重构的优点，是目前常采用的调制模式。并且傅立叶光调制模式单像素成像技术比哈达玛调制模式的单像素成像技术具有更高的成像效率。尽管如此，傅里叶单像素成像技术仍需要大量的投影图案去提升成像质量，因此，现有技术的成像效率较低。

发明内容

本发明提供一种单像素成像系统及方法，用以解决现有技术中需要大量投影图案保证成像质量的缺陷，实现成像效率的提高。

本发明提供一种单像素成像系统，包括：光源、空间光调制器、单像素探测器和图像生成装置；

所述光源，用于发射激光；

所述空间光调制器，用于基于泽尼克图案作为调制图案对第一光束进行调制；

所述单像素探测器，用于基于第二光束获取目标光场的信息；

所述图像生成装置，用于基于所述目标光场的信息，生成目标图像；

其中，所述目标图像是待成像物体的图像，所述目标光场的信息是所述待成像物体基于入射光产生的反射光的光场信息，所述第二光束为所述单像素探测器的入射光，所述第一光束为所述空间光调制器的入射光。

根据本发明提供的一种单像素成像系统，光路上依次设置所述光源、所述空间光调制器、所述待成像物体和所述单像素探测器，所述单像素探测器和所述图像生成装置连接。

根据本发明提供的一种单像素成像系统，光路上依次设置所述光源、所述待成像物体、所述空间光调制器和所述单像素探测器，所述单像素探测器和所述图像生成装置连接。

根据本发明提供的一种单像素成像系统，还包括飞行时间测量模块；

所述飞行时间测量模块，用于基于所述单像素探测器输出的所述目标光场的信息进行时域切片，将对应切片时刻的光场信息发送至所述图像生成装置。

根据本发明提供的一种单像素成像系统，所述图像生成装置和所述空间光调制器电连接。

根据本发明提供的一种单像素成像系统，所述空间光调制器包括液晶空间光调制器或者数字微镜器件。

根据本发明提供的一种单像素成像系统，所述单像素探测器包括光电二极管探测器、雪崩光电二极管探测器或者单光子探测器。