[发明专利]一种兼具异步通信功能的关联成像系统

说明书

本发明公开了一种兼具异步通信功能的关联成像系统；其包括关联计算鬼成像子系统和通信接收子系统；其中：关联计算鬼成像子系统包括激光阵列光源、成像探测器、第一数据采集器以及关联计算成像控制单元，关联计算成像控制单元包括曼彻斯特编码器，通信接收子系统包括通信接收探测器、第二数据采集器和曼彻斯特解码器，本发明采用激光点阵光源曼彻斯特编码方式来实现对发射光场的调制和通信数据的加载传输；实验结果证明，本发明能够在快速关联成像的同时，以曼彻斯特编解码的方式实现光源发射端到通信接收端的单向异步通信。

技术领域

本发明涉及关联成像技术领域，具体地说，涉及一种兼具异步通信功能的关联计算成像系统。

背景技术

关联成像又称鬼成像 (Ghost imaging, GI) 是一种特殊的非直接成像方式，其利用光场的二阶乃至高阶关联性质，可间接重构出图像。作为一种特殊的成像方式，关联成像突出特性是能够“离物成像”。不同于普通成像中照明光场经成像物体后直接由面阵探测采集的方式，传统的鬼成像将照明光场分为两路，一路经过物体后用没有空间分辨率的桶探测器收集，另一路不与物体接触，直接由面阵探测器采集，两路测量结果再经关联计算重构出物体图像。随着该技术的发展又出现了将照明光场通过相位板或空间光调制器等方式进行主动调制后，照射到被测物体上，反射后的光由没有空间分辨率的桶探测器收集，再通过探测器测量结果和本地存储的调制数据进行关联计算重构出物体图像的方法。虽然，鬼成像系统在成像距离和分辨率方面有很大进步，但现有的鬼成像系统设计方案都无法通过照明光场实现成像的同时进行通信的功能，这严重浪费了带宽巨大的光场信息资源。因此，提出一种新型的兼具成像和通信功能的关联成像系统设计方案对实现实时监测图像传输等应用具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能够兼具同时成像和单向异步通信功能的新型成像系统；该系统可广泛应用于光学成像探测和通信中，同时也可应用于实现监测图像实时传输等场景。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的，

一种兼具异步通信功能的关联成像系统，其包括关联计算鬼成像子系统和通信接收子

系统；其中：

关联计算鬼成像子系统包括激光阵列光源、成像探测器、第一数据采集器以及关联计算成像控制单元；关联计算成像控制单元包括曼彻斯特编码器，关联计算成像控制单元对待传数据进行曼彻斯特编码后，驱动和控制激光阵列光源输出光场，以实现对输出光场的调制，调制后的光场照射到被测目标上反射后，由成像探测器对被测目标表面反射光场总光强进行探测，第一数据采集器将成像探测器输出的电信号转换为数字信号，再由关联计算成像控制单元对成像探测器采集到的数据与本地存储的光源编码数据进行关联计算，实现对目标区域的关联计算成像；

通信接收子系统包括通信接收探测器、第二数据采集器和曼彻斯特解码器，通信接收探测器探测目标区域的反射光场或者光源区域的散射光的光场变化后，第二数据采集器将 通信接收探测器输出的电信号转换为数字信号，曼彻斯特解码器对通信接收探测器采集到的数据进行曼彻斯特解码，恢复出原始数据，实现关联计算鬼成像子系统到通信接收子系统的单向通信功能。

本发明中，激光阵列光源的每个光源点参数相同且可单独驱动和控制。

本发明中，成像探测器通过大视场汇聚透镜实现对目标表面反射光场总光强的探测。

本发明中，通信接收子系统中的第二数据采集器用动态码宽阈值调节的过采样方式实现对通信中曼彻斯特编码信号的码元时钟同步和恢复，并最终通过解码，恢复原始数据实现异步通信。

本发明中，成像探测器、通信接收探测器均采用APD（Avalanche Photo Diode，雪崩光电二极管）探测器。

和现有技术相比，本发明的有益效果在于：