一种单像素光子计数扩频压缩深度成像方法技术

本发明专利技术公开了一种单像素光子计数扩频压缩深度成像方法，包括以下步骤S1、基于可编程逻辑器件的伪随机码发生器发送伪随机码，用以驱动垂直表面激光器发射光束；S2、生成随机矩阵，通过电信号将生成的随机矩阵加载至数字光投影芯片；S3、垂直表面激光器发射的光束到达目标，接收系统接收返回的光束；S4、在一定积分时间下，通过单光子探测器和光子时间到达记录仪，获取光子到达时间点数值；S5、通过最佳相关检测法获得测量向量；S6、通过稀疏规划反演方法，重建目标的深度图像。克服目前单像素成像的距离模糊问题，利用最佳相关检测法，提高单像素成像的接收信噪比，降低调制次数，以降低测量矩阵维度，减少数据存储冗余度，并提高成像效率。像效率。像效率。

【技术实现步骤摘要】
一种单像素光子计数扩频压缩深度成像方法


[0001]本专利技术涉及激光成像
，具体为一种单像素单光子计数扩频压缩深度成像方法。

技术介绍

[0002]近年来，时间相关光子计数型扩频二维成像技术的研究已经广泛展开。
[0003]现有的技术基于最佳相关检测的方法，先将一路发射的伪随机码和接收伪随机光子到达时间点互相关，再提取互相关函数的峰值和幅度值，作为单个像素点的深度和强度信息。通过二维导轨或者振镜让单个像素点的光斑移动，逐个扫描得到二维平面的深度和强度信息。此种扫描成像技术需要外加电机，系统的复杂度高；逐个扫描的方法耗费的时间长，成像效率低。
[0004]其二，时间相关光子计数单像素成像技术基于压缩感知理论，只需要获得单个像素的光子信息，即可反演得到一幅图像的深度和强度信息。如文献[XIALIN LIU, JIANHONG SHI, LEI SUN, YONGHAO LI,JIANPING FAN,AND GUIHUA ZEN, Photon
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单像素光子计数扩频压缩深度成像方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、基于可编程逻辑器件的伪随机码发生器发送伪随机码，用以驱动垂直表面激光器发射光束；S2、生成随机矩阵，通过电信号将生成的随机矩阵加载至数字光投影芯片；S3、垂直表面激光器发射的光束到达目标，接收系统接收目标反射的光束；S4、在一定积分时间下，通过单光子探测器和光子时间到达记录仪，获取光子到达时间点数值；S5、通过最佳相关检测法获得测量向量；S6、通过稀疏规划反演方法，重建目标的深度图像。2.根据权利要求1所述的一种单像素光子计数扩频压缩深度成像方法，其特征在于：所述步骤S1基于可编程逻辑器件的伪随机码发生器发送伪随机码，以驱动垂直表面激光器发射光束，具体为，将matlab生成的伪随机码.coe文件存入FPGA双口RAM，从中读出数据，通过ROCKETIO发送CML差分信号，驱动垂直表面激光器VCSEL发射光脉冲，当伪随机码为1时VCSEL发光，伪随机码为0时VCSEL不发光，当检测到系统处于空闲状态和发送状态时，地址变量加1。3.根据权利要求1所述的一种单像素光子计数扩频压缩深度成像方法，其特征在于：所述步骤S2生成随机矩阵，通过电信号将生成的随机矩阵加载至数字光投影芯片，具体为，S2.1生成高斯随机矩阵生成高斯随机矩阵，设矩阵，表示实数集，为整数，矩阵中每个元素独立,并服从均值为0，方差为的高斯分布，即：（1）在不改变原有高斯矩阵随机特性的情况下，重新构造矩阵，获得随机矩阵，以控制数字光投影芯片中的微镜，重构方法如下式，（2）S2.2加载随机矩阵，控制数字光投影芯片数字光投影芯片DLP的核心组件包含高反射铝制微镜阵列，即数字微镜器件DMD，一个DMD由若干个独立控制的微镜构成，DMD通过位于微镜阵列下的CMOS存储电路独立控制每个微镜的电极电压，使微镜处于开和关两种偏转状态，分别将入射光束以对角铰链为轴偏转+/
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12
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，+12
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状态对应“开”像素，
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12
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状态对应“关”像素，将matlab生成的随机矩阵存入电脑，在垂直表面激光器发射光束的同时，电脑通过USB数据线，将随机矩阵加载至数字光投影芯片，从而控制微镜的翻转。
4.根据权利要求3所述的一种单像素光子计数扩频压缩深度成像方法，其特征在于：所述步骤S3垂直表面激光器发射的光束到达目标，接收系统接收返回的光束，具体为，垂直表面激光器发射光束被扩束镜扩束后到达目标并且返回，返回的光束透过偏振片后被成像透镜接收，偏振片用于调整光束的偏振态，成像透镜将接收的光束从1端口投射进入偏振分束镜，光束从偏振分...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈姗姗，
申请(专利权)人：南京工业职业技术大学，
类型：发明
国别省市：