[发明专利]基于随机采样的短波红外单像素相机

摘要

本发明提出一种新的图像采集和处理思路，从少量采样测量值精确重构出原始图像，将传统数据采集与压缩合二为一，节省存储资源。其成像方法是利用数字微镜（DMD）和单点传感器先采集信号的非自适应线性投影，然后根据重构算法重构原始信号。本方案是一种具有很大潜在应用价值的新型拍摄方法，它突破了香农采样定理的瓶颈，单点传感解决了无法大面传感的困难；在航天遥感、导弹制导、水下探测、特定信号探测等领域应用前景广阔，使用灵敏度更高的探测器，可以探测更加微弱的信号。

主权项

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。