[发明专利]基于时分幅度调制的单像素层析扫描装置

说明书

一种基于时分幅度调制的单像素层析扫描装置，包括：成像探测器以及在待成像物体的成像面到成像探测器的光路上顺序布置的像旋转装置、柱面镜和第一聚焦透镜。本发明中，在柱面镜和成像探测器之间设置第一聚焦透镜，使得经过柱面镜的旋转图像再经过第一聚焦透镜聚焦后投射到成像探测器上，使得旋转图像完全位于成像探测器的探测区域内，从而实现了成像探测器在静止状态下对待成像物体的投影图像的采集。

技术领域

本发明涉及成像领域，尤其涉及一种基于时分幅度调制的单像素层析扫描装置。

背景技术

目标探测和追踪是人们一直以来都非常感兴趣的科研主题。为追求更好的目标探测效果，对于目标成像技术的探测一直备受关注。现有的成像探测装置，多用于平行光环境，在自然光环境中的分辨率很不理想。

且现有的成像探测技术中，成像探测器的探测区域较小，难以覆盖像方视场，只能通过成像探测器的移动来保证对完整的投影图像的采集。成像探测器的移动，容易导致采集到的投影图像出现抖动，影响图像品质。

发明内容

为了解决上述现有技术中成像探测器在运动状态下工作导致采集到的投影图像出现抖动的缺陷，本发明提出了一种基于时分幅度调制的单像素层析扫描装置。

本发明采用以下技术方案：

一种基于时分幅度调制的单像素层析扫描装置，包括：成像探测器以及在待成像物体的成像面到成像探测器的光路上顺序布置的像旋转装置、柱面镜和第一聚焦透镜；

像旋转装置用于对入射的投影图像进行旋转，以生成旋转图像；

柱面镜用于对入射的图像进行一维积分放大；

第一聚焦透镜用于对入射的图像进行聚焦，使聚焦后的图像完全位于成像探测器的探测区域内。

优选的，所述待成像物体的成像面到成像探测器的光路上还设有时分调制单元，所述时分调制单元位于柱面镜和第一聚焦透镜之间；

时分调制单元用于对入射的图像进行时序调制和幅度调制。

优选的，成像探测器和上位机之间串联有锁相放大电路和模拟信号采集卡；成像探测器输出的模拟信号经锁相放大电路放大后由模拟信号采集卡转换为数字信号，上位机用于根据所述数字信号进行图像重构；所述时分调制单元的斩波频率与锁相放大电路的参考信号频率相等，以通过时分调制单元为锁相放大电路提供参比信号。

优选的，所述时分调制单元采用带状调制单元；所述带状调制单元实现为设有多个透光区域的黑色板件，多个透光区域在黑色板件上呈台阶状分布，且各透光区域由多个上下分布的狭缝组成，同一透光区域中任意相邻两个狭缝之间的隔离区面积和形状均相同；所述时分调制单元连接有驱动其上下运动的第一驱动装置。

优选的，各透光区域结构相同，且同一透光区域中的狭缝在竖直方向上的高度相同，同一透光区域中的狭缝在水平方向上的长度相同；同一透光区域中的狭缝在水平面上的投影完全重合；且相邻的两个透光区域在竖直方向上不重合。

优选的，所述时分调制单元采用圆形的时分调制盘；所述时分调制盘实现为设有多个透光区域的圆形黑色板件；所述圆形黑色板件上沿圆周方向划分为K 个圆心角相等的扇形区域，K＝360/a，a为扇形区域的圆心角；

每一个扇形区域中设有由多个狭缝组成的透光区域，所述狭缝为位于相应的扇形区域内且位于该扇形区域的同心圆环上的扇形缝隙，同一个扇形区域中的狭缝组合形成圆心角小于或等于该扇形区域的圆心角的扇域；多个扇域在所述圆形黑色板件上涡旋型排列，且以同一扇域中相邻的狭缝之间的间隔作为隔离区，各扇域的隔离区的面积和形状均相同。

优选的，还包括位于待成像物体和像旋转装置之间的前置聚焦透镜和位于像旋转装置和柱面镜之间的后置聚焦透镜。