[发明专利]基于Hadamard矩阵变换的超分辨率单像素关联成像系统及方法

权利要求书

1.一种基于Hadamard矩阵变换的超分辨率单像素关联成像系统，其特征在于：包括光源(1)，由光源(1)射出方向，依次设有目标(2)、成像透镜(3)、空间光调制器件(4)、汇聚透镜(5)、单像素探测器(6)；所述的单像素探测器(6)中处理后的信号由光电二极管放大器(7)将模拟信号去噪并放大，再由数据采集卡(8)完成模数转换和数字信号采集，将数字信号传输至计算机(9)中，并与计算机(9)中生成的Hadamard变换矩阵进行关联成像。

2.根据权利要求1所述的一种基于Hadamard矩阵变换的超分辨率单像素关联成像系统，其特征在于：所述的光源(1)为太阳光、激光、白炽灯光源、LED光源、卤素灯光源、红外光源，紫外光源或X射线。

3.根据权利要求1所述的一种基于Hadamard矩阵变换的超分辨率单像素关联成像系统，其特征在于：所述的成像透镜(3)为凸透镜、凹面镜、望远镜、显微镜或相机镜头。

4.根据权利要求1所述的一种基于Hadamard矩阵变换的超分辨率单像素关联成像系统，其特征在于：所述的空间光调制器件(4)为反射式数字微镜阵列DMD或液晶空间光调制器SLM或投影仪。

5.根据权利要求1所述的一种基于Hadamard矩阵变换的超分辨率单像素关联成像系统，其特征在于：所述的单点探测器(6)为高灵敏度的光电偏压探测器或桶探测器。

6.根据权利要求1所述的一种基于Hadamard矩阵变换的超分辨率单像素关联成像系统，其特征在于：所述的光电二极管放大器(7)为模拟信号放大器。

7.根据权利要求1所述的一种基于Hadamard矩阵变换的超分辨率单像素关联成像系统，其特征在于：所述的采集卡(8)为将模拟信号转化成数字信号的模数转换器。

8.利用权利要求1-7中任意一项所述的基于Hadamard矩阵变换的超分辨单像素成像系统进行超分辨成像的方法，其特征在于，其步骤为：

1)光源(1)发射出的光束照射到目标物体(2)上，透射光或反射散射光通过焦距为F的透镜(3)后，被空间光调制器(4)所反射，然后经过汇聚透镜(5)被单像素探测器(6)所收集；物体到焦距为F的透镜(3)的距离、焦距为F的透镜(3)到空间光调制器(4)反射面的距离与焦距为F的透镜(3)的焦距满足高斯薄透镜成像关系；

2)根据空间光调制器(4)中预先设置的Hadamard调制矩阵来进行频域高斯高通滤波，从而生成对应的Hadamard变换矩阵。其中根据调制矩阵的大小来设置阈值。

3)将单像素探测器所接收的信号和Hadamard变换矩阵输入到传统的自关联成像系统，利用MATLAB运算程序，按照光强二阶关联成像原理进行处理，则对待成像物体实现超分辨关联成像。

9.根据权利要求8所述的超分辨成像的方法，其特征在于：所述的变换矩阵由软件对Hadamard基图案进行傅里叶滤波处理得到。

10.根据权利要求8所述的超分辨成像的方法，其特征在于：所述的阈值设置方法为：选择对64×64像素大小的Hadamard基图案进行傅里叶高斯滤波，滤波阈值被选择为从30到5，步长为2，分别按照上述步骤进行模拟仿真，并观察其超分辨成像效果，选择超分辨最好的一组阈值作为实验阈值。