[发明专利]一种基于低通滤波器的压缩超快成像系统及方法

权利要求书

1.一种基于低通滤波器的压缩超快成像系统，其特征在于，包括：时域拉伸单元、可编程结构光单元、高速信号采集单元和信号处理单元；所述高速信号采集单元包括低通滤波器，所述低通滤波器作为信号采集的压缩组件，用于滤除采样信号中的高频部分，降低采样信号的带宽，实现信号降采样。

2.根据权利要求1所述的基于低通滤波器的压缩超快成像系统，其特征在于，所述高速信号采集单元还包括：第一4f透镜系统、第一物镜、第二物镜、第二4f透镜系统、第二衍射光栅、第二准直器、高速光电探测器和高速示波器；

所述第一4f透镜系统和所述第一物镜用于将编码结构光信号聚焦于待测样品表面；携带待测样品信息的光信号依次经过所述第二物镜和所述第二4f透镜系统后入射至所述第二衍射光栅上，所述第二衍射光栅用于对光信号进行空间域压缩；压缩后的光信号经所述第二准直器准直后输入至所述高速光电探测器，所述高速光电探测器用于捕获采样信号，将光信号转换为模拟电信号；所述高速光电探测器的射频信号输出端连接所述低通滤波器的输入端，所述低通滤波器的输出端连接所述高速示波器的信号输入端；所述低通滤波器用于滤除采样信号中的高频信号，所述高速示波器将采集信号的通道带宽降至与所述低通滤波器的截止频率一致，所述高速示波器用于进行低采样率采集，将模拟电信号转换为数字信号，并传输至所述信号处理单元。

3.根据权利要求1所述的基于低通滤波器的压缩超快成像系统，其特征在于，所述高速信号采集单元采用多个串联的低通滤波器作为信号采集的压缩组件。

4.根据权利要求1所述的基于低通滤波器的压缩超快成像系统，其特征在于，所述时域拉伸单元包括：锁模飞秒激光器和色散光纤；所述锁模飞秒激光器的光信号输出端连接所述色散光纤，所述锁模飞秒激光器用于产生飞秒脉冲，所述色散光纤用于将所述飞秒脉冲在时域展开。

5.根据权利要求4所述的基于低通滤波器的压缩超快成像系统，其特征在于，所述可编程结构光单元包括：任意波形发生器、电光调制器、掺铒光纤激光放大器、第一准直器和第一衍射光栅；

所述锁模飞秒激光器的射频信号输出端连接所述任意波形发生器的外部时钟信道，作为所述任意波形发生器的触发信号；所述色散光纤的尾端接入所述电光调制器的光信号输入端，所述任意波形发生器的编码信号输出端连接所述电光调制器的电信号输入端，所述电光调制器用于产生编码结构光信号；所述电光调制器的光信号输出端连接所述掺铒光纤激光放大器，所述掺铒光纤激光放大器用于对所述编码结构光信号进行功率放大；所述掺铒光纤激光放大器的输出光路上依次设置有所述第一准直器、所述第一衍射光栅，所述第一衍射光栅用于将准直后的编码结构光信号在空间色散。

6.根据权利要求1所述的基于低通滤波器的压缩超快成像系统，其特征在于，所述可编程结构光单元采用正弦编码或随机二值编码信号，码率为所述时域拉伸单元中激光器重频的整数倍；所述信号处理单元采用正交编码信号结合傅里叶变换恢复算法恢复图像，随机二值信号采用正交迭代追踪算法恢复图像。

7.一种基于低通滤波器的压缩超快成像方法，其特征在于，将低通滤波器作为信号采集的压缩组件，通过所述低通滤波器滤除采样信号中的高频部分，降低采样信号的带宽，实现信号降采样。

8.根据权利要求7所述的基于低通滤波器的压缩超快成像方法，其特征在于，将多个串联的低通滤波器作为信号采集的压缩组件。