單像素成像系統

一、單像素成像系統

單像素成像是一種新的計算成像方案，其成像理論基礎與鬼成像有共通之處。它允許使用空間無分辨率的光電探測器來獲取物體的一系列光強值，并通過計算成像手段來重建圖像。與圖像傳感器相比單像素成像不需要使用復雜的成像器件，如成像CMOS或CCD等，因而單像素成像具有體積小、成本低、反應靈敏等優點，不僅可以用于可見光波段成像，同時也可用于紅外、太赫茲等非可見光波段的成像。

二、被動式短波紅外單像素成像系統

被動式短波紅外單像素成像系統是一種利用環境中自然存在的短波紅外輻射，通過特殊的光學收集系統和光調制手段，結合單像素探測器和算法等，對目標場景進行成像的技術體系。

1、主要技術指標：

(1)DMD分辨率:1280*800，即編碼矩陣大分辨率;

(2)波段范圍:800nm-2000nm;-

(3)硬件接口:DMD為與上位機軟件之間通過千兆以太網接口進行

通信，數據采集卡與上位機之間通過USB3.0接口進行通信，

DMD與采集卡之間通過同軸電纜進行硬觸發;

(4)光場數據采集精度:16bit，0V-10V;

(5)重構圖像分辨率可達400*400，成像面積1cm*1cm。

2、被動式單像素成像系統光路圖：

被動式單像素成像系統主要由一個主動照明光源、三個透鏡(焦距分別為f1,f2,f3)、一臺數字微鏡(DMD)空間光調制器和一臺單像素探測器組成。如下圖所示:

三、主動式可見光單像素成像系統

主動式可見光單像素成像系統通過系統中的主動光源發出可見光，對目標場景進行照明。然后，空間光調制器會對這束可見光進行調制，產生一系列特定的光場模式。經過調制的光照射到目標。場景上，目標場景會反射或透射這些光。此時，僅有一個單像素的光電探測器來接收這些經過目標場景作用后的光信號。在不同的光場模式照射下，單像素探測器會收集到相應的一系列光強信息。最后，通過特定的算法，對這些不同模式下收集到的光強數據進行處理和計算，從而重構出目標場景的二維圖像。

1、主要技術指標：

（1）DMD分辨率:1920*1080，即編碼矩陣大分辨率;

（2）波段范圍:400nm-700nm;

（3）光場數據采集精度:16bit,0V-10V;

（4）硬件接口:DMD為與上位機軟件之間通過千兆以太網接口進行通信，數據采集卡與上位機之間通過USB3.0接口進行通信， DMD與采集卡之間通過同軸電纜進行硬觸發;

（5）重構圖像分辨率可達400*400,成像面積7cm*7cm。

2、主動式單像素成像系統光路圖

系統主要由一個投影模組、一個透鏡（焦距為f）和一臺單像素探測器組成，其中，投影模組由光源、反射鏡、數字微鏡陣列（DMD）和鏡頭組成。主動單像素成像系統設計方案如下圖所示。

3、主要硬件清單