[发明专利]基于随机采样的短波红外单像素相机

权利要求书

1.一种基于随机采样的短波红外单像素相机，其特征在于：包括第一透镜组、数字微镜设备（DMD阵列）、第二透镜组、单点传感器、数模转换器、恢复算法模块，其中第一透镜组将场景入射光汇聚到DMD阵列上；第二透镜组将DMD阵列上的反射光线汇聚到单点传感器上；DMD阵列将从第一透镜组汇聚的光通过测量矩阵的微镜片把光线反射到第二透镜上；单点传感器接收DMD阵列反射的光线，将光信号转换为电信号；图像重建模块对从 A/D 接收的数字信号进行图像重建，具体为：选择DMD的测量矩阵，对数字信号进行稀疏表示，并求出稀疏表示中的过渡矩阵，对1范数求约束最小，从而得到重建的图像；

    第一透镜组：将场景入射光汇聚到DMD 阵列上；

    数字微镜设备（DMD 阵列)：包括寻址集成芯片和测量矩阵的微镜片，将从第一透镜汇聚的光通过测量矩阵的微镜片把光线反射到第二透镜上；

    第二透镜组：将 DMD 阵列上的反射光线汇聚到单像素探测器上；

    单点传感器：接收 DMD阵列反射的光线，将光信号转换为电信号，输出给 A/D；

    模数转换器（A/D）：接收单像素探测器输出的电信号，进行模、数转换，将数字信号输出给图像重建模块；

    恢复算法模块：接收A/D输出的数字信号，对接收的数字信号进行图像重建，具体方法为：选择DMD的测量矩阵，对接收的数字信号进行稀疏表示，并求出稀疏表示中的过渡矩阵，对1范数求约束最小，从而得到重建的图像。

2.根据权利要求1所述的基于随机采样的短波红外单像素相机，其特征在于：基于压缩感知（CS）理论，突破了传统奈奎斯特采样定理；与传统的“先采样、后压缩”不同，CS理论是“边采样、边压缩”的方式，将CS应用于成像系统可以显著节省传感器数量，这种 “边采样、边压缩”的方式使得信号处理的技术负担从传感器转移到数据处理上。

3.根据权利要求1所述的基于随机采样的短波红外单像素相机，其特征在于：只有一个单元成像探测器，我们选用了滨松的铟镓砷PIN光电二极管（型号：G10899-003K），解决了无法实现大面传感的应用困难。

4.根据权利要求1所述的基于随机采样的短波红外单像素相机，其特征在于：特定波段选用了短波红外，短波红外可提供可见光、微光夜视、中波、长波红外所不能提供的信息，图像有更好的动态范围，细节更清晰，可实现目标辨识和昼夜全天候目标监测；穿透雾霭、烟尘的能力强，可以在烟雾下看清目标细节。