【技术实现步骤摘要】
一种单次曝光压缩感知被动三维成像系统及方法
[0001]本专利技术涉及光学系统
，特别涉及一种单次曝光压缩感知被动三维成像系统及方法。
技术介绍
[0002]压缩感知理论（Compressed Sensing）是由D.Donoho、E.Candes及T.Tao等人在2004年提出的一种全新的信号获取理论，它打破了Nyquist采样定理，在不需要获取全部原始数据的情况下，可以极大程度的恢复出原始信号。压缩感知最大的优势就是可以将目标信号在采样时对数据就进行了降维处理，将极大部分的冗余信息剔除，因此可以低于Nyquist采样频率的采样获得目标信息。压缩感知成像是计算成像中较为常用的一种方式，其基础理论即为压缩感知采样理论。2008年Baraniuk等人依赖压缩感知理论实现了压缩感知成像，通过对实验图像的不同像素位置进行空间随机调制，利用点探测器对调制后图像的总探测强度进行压缩感知重建，便可以较为完美的获得目标原始图像。压缩感知使得系统可以从单点探测的总强度中获取目标的全部信息，在降低数据量的同时，大大降低了成像系统对于探测
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种单次曝光压缩感知被动三维成像系统，其特征在于，所述系统包括：光学标定单元（I）、光学探测单元（II）和电学单元（III）；其中，所述光学标定单元（I），用于在光学标定时产生高亮点目标并成像到电学单元（III）；所述光学探测单元（II），用于在光学探测时将待测目标成像到电学单元（III）；所述电学单元（III），用于在光学标定时控制不同深度的切换，并结合光学标定单元（I）显示的高亮点目标在不同深度的成像所对应的光强分布信息，得到系统点扩散函数，进而构建基于不同深度的测量矩阵；还用于在光学探测时，获取待测目标的光强度信息，结合测量矩阵，采用压缩感知算法进行图像重建，得到待测目标对应不同深度的重建图像。2.根据权利要求1所述的单次曝光压缩感知被动三维成像系统，其特征在于，所述光学标定单元（I）包括高亮点目标产生模块（1）和成像镜头（2）；其中，所述高亮点目标产生模块（1），用于产生高亮点目标，采用液晶显示单元、发光二极管显示单元、有机发光二极管显示单元、有光源照射的光学小孔或有光源照射的光纤；成像镜头（2），用于将高亮点目标成像至光学探测单元（II），采用望远镜头、显微镜头、单个透镜或透镜组。3.根据权利要求2所述的单次曝光压缩感知被动三维成像系统，其特征在于，所述光学探测单元（II）包括成像镜头（2），与光学标定单元（I）共用同一个镜头。4.根据权利要求3所述的单次曝光压缩感知被动三维成像系统，其特征在于，所述电学单元（III）包括控制模块（5）、高精度位移模块（3）、阵列探测器（4）和存储计算模块（6）；其中，所述控制模块（5），用于在光学标定时向高精度位移模块（3）发送位置移动信号；所述高精度位移模块（3），用于根据位置移动信号，在光轴方向的预定标定范围内按照指定的纵向分辨率前后线性移动，实现不同深度的切换；所述阵列探测器（4），为具有空间分辨能力的二维光学探测器件，用于将光学标定时收到的来自不同深度的光强分布和光学探测时收到的待测目标光强分布信息发送至存储计算模块（6）；所述存储计算模块（6），用于在光学标定时，根据来自不同深度的光强分布，得到系统点扩散函数，进而构建基于不同深度的测量矩阵；还用于在光学探测时，根据待测目标的光强分布信息，结合测量矩阵，采用压缩感知算法进行图像重建，得到待测目标对应不同深度的重建图像。5.根据权利要求4所述的单次曝光压缩感知被动三维成像系统，其特征在于，所述阵列探测器（4）采用电荷耦合器件、增强型电荷耦合器件、光电二极管阵列或CMOS阵列。6.根据权利要求4所述的单次曝光压缩感知被动三维成像系统，其特征在于，所述存储计算模块（6）包括测量矩阵计算单元；...
【专利技术属性】
技术研发人员：窦申成，刘雪峰，姚旭日，翟光杰，
申请(专利权)人：中国科学院国家空间科学中心，
类型：发明
国别省市：
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