[实用新型]一种主动照明压缩感知成像装置

说明书

本实用新型公开了一种主动照明压缩感知成像装置，包括发射单元、信号探测器、调制控制单元、光延迟单元、数据采集单元和数据处理单元；发射单元包括沿光路依次设置的光源、空间光调制器、投射镜组，空间光调制器的正态光场通过第一投射单元投射到目标处，负态光场通过光延迟单元延迟特定时间后，经过第二投射单元投射到目标相同位置处。信号探测器检测目标反射的光信号，数据采集单元与信号探测器、数据处理单元连接，调制控制单元连接空间光调制器和数据处理单元。通过将负态光场延迟投射到目标上的成像区域，利用正态光场和负态光场图像融合获得最终图像，提高了光能量利用率，减小了系统复杂度和体积，提高了抗噪声干扰能力。

技术领域

本实用新型涉及目标检测识别与成像领域，具体涉及一种主动照明压缩感知成像装置。

背景技术

关联成像(correlated imaging)，也称鬼成像(ghost imaging)，是一种基于光场涨落的量子或者经典关联特性，通过参考光场与目标探测光场之间的强度关联运算，可以非定域地获取目标图像信息的新型成像技术。然而传统的关联成像存在采样次数较多，成像时间长，系统结构复杂的问题，并不适用于在水体这种复杂多变的环境中成像。压缩感知(Compressive Sensing)技术是近年来出现的一种全新的信号采样技术，不同于传统的奈奎斯特采样定理，该技术将信号的压缩过程与采样过程同步完成，即将高维的原始信号通过观测矩阵投影到低维的空间上，以少量的投影参数通过求解优化问题高概率的重构原始信号。该技术可以有效的提高信号采样效率，降低信号处理时间和计算成本。

现有的压缩感知成像技术采用数字微镜阵列(DMD)实现对光场的二值化调制，这种方式操作简单，光效率高，稳定性好，有利于该技术的实用化推广。然而，DMD在调制过程中，除了会反射与预设测量矩阵相同的正态光场外，还会从另一个角度反射出与正态光场互补的负态光场，这部分光能量通常直接被光能量吸收模块吸收，不用于最终的成像。再加上通常的测量矩阵稀疏性很强，导致光源的绝大部分能量被浪费，影响系统的整体运行效率。

实用新型内容

本实用新型提供了一种主动照明压缩感知成像装置，以解决现有技术中的压缩感知过程中光能量利用率低的问题，减小了系统复杂度和体积，提高了抗噪声干扰能力。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种主动照明压缩感知成像装置，其特征在于，包括发射单元、信号探测器、调制控制单元、光延迟单元、数据采集单元和数据处理单元；发射单元包括沿光路依次设置的光源、空间光调制器、投射镜组，空间光调制器的正态光通过第一投射单元投射到目标处，负态光通过光延迟单元延迟特定时间后，经过第二投射单元投射到目标相同位置处。信号探测器检测目标反射的光信号，数据采集单元与信号探测器、数据处理单元连接，调制控制单元连接空间光调制器和数据处理单元。

进一步的，所述发射单元还包括位于所述空间光调制器后方的第一投射单元和光延迟单元后的第二投射单元，以及所述空间光调制器前方的整形准直单元。

进一步的，所述光延迟单元为法布里珀罗腔或光纤传像束，用于延长成像光束传播的距离，根据设定的传播距离实现负态光的特定时间的延迟投射。

进一步的，所述光源为脉冲光源，用于时间飞行法计算检测目标距离。

进一步的，信号探测器为单像素探测器。

本发明还提供一种如上所述的成像系统的成像方法，包括以下步骤：

S1：所述光源发出的光束经过准直整形单元后照射到空间光调制器，空间调制器根据调制控制单元的测量矩阵对光场进行调制，调制后将光束分成正态光场和负态光场两束光；

S2：正态光场通过第一投射单元投射到检测目标，负态光通过光延迟单元延迟特定时间后，经过第二投射单元投射到检测目标的相同位置；

S3：信号探测器接收该照射范围的反射光信号，并将数据传递给数据采集单元；