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一、單像素成像系統(tǒng)

單像素成像是一種新的計(jì)算成像方案，其成像理論基礎(chǔ)與鬼成像有共通之處。它允許使用空間無(wú)分辨率的光電探測(cè)器來(lái)獲取物體的一系列光強(qiáng)值，并通過(guò)計(jì)算成像手段來(lái)重建圖像。與圖像傳感器相比單像素成像不需要使用復(fù)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(yīng)靈敏等優(yōu)點(diǎn)，不僅可以用于可見(jiàn)光波段成像，同時(shí)也可用于紅外、太赫茲等非可見(jiàn)光波段的成像。

二、被動(dòng)式短波紅外單像素成像系統(tǒng)

被動(dòng)式短波紅外單像素成像系統(tǒng)是一種利用環(huán)境中自然存在的短波紅外輻射，通過(guò)特殊的光學(xué)收集系統(tǒng)和光調(diào)制手段，結(jié)合單像素探測(cè)器和算法等，對(duì)目標(biāo)場(chǎng)景進(jìn)行成像的技術(shù)體系。

1、主要技術(shù)指標(biāo)：

(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(jī)軟件之間通過(guò)千兆以太網(wǎng)接口進(jìn)行

通信，數(shù)據(jù)采集卡與上位機(jī)之間通過(guò)USB3.0接口進(jìn)行通信，

DMD與采集卡之間通過(guò)同軸電纜進(jìn)行硬觸發(fā);

(4)光場(chǎng)數(shù)據(jù)采集精度:16bit，0V-10V;

(5)重構(gòu)圖像分辨率可達(dá)400*400，成像面積1cm*1cm。

2、被動(dòng)式單像素成像系統(tǒng)光路圖：

被動(dòng)式單像素成像系統(tǒng)主要由一個(gè)主動(dòng)照明光源、三個(gè)透鏡(焦距分別為f1,f2,f3)、一臺(tái)數(shù)字微鏡(DMD)空間光調(diào)制器和一臺(tái)單像素探測(cè)器組成。如下圖所示:

三、主動(dòng)式可見(jiàn)光單像素成像系統(tǒng)

主動(dòng)式可見(jiàn)光單像素成像系統(tǒng)通過(guò)系統(tǒng)中的主動(dòng)光源發(fā)出可見(jiàn)光，對(duì)目標(biāo)場(chǎng)景進(jìn)行照明。然后，空間光調(diào)制器會(huì)對(duì)這束可見(jiàn)光進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生一系列特定的光場(chǎng)模式。經(jīng)過(guò)調(diào)制的光照射到目標(biāo)。場(chǎng)景上，目標(biāo)場(chǎng)景會(huì)反射或透射這些光。此時(shí)，僅有一個(gè)單像素的光電探測(cè)器來(lái)接收這些經(jīng)過(guò)目標(biāo)場(chǎng)景作用后的光信號(hào)。在不同的光場(chǎng)模式照射下，單像素探測(cè)器會(huì)收集到相應(yīng)的一系列光強(qiáng)信息。最后，通過(guò)特定的算法，對(duì)這些不同模式下收集到的光強(qiáng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和計(jì)算，從而重構(gòu)出目標(biāo)場(chǎng)景的二維圖像。

1、主要技術(shù)指標(biāo)：

（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(chǎng)數(shù)據(jù)采集精度:16bit,0V-10V;

（4）硬件接口:DMD為與上位機(jī)軟件之間通過(guò)千兆以太網(wǎng)接口進(jìn)行通信，數(shù)據(jù)采集卡與上位機(jī)之間通過(guò)USB3.0接口進(jìn)行通信， DMD與采集卡之間通過(guò)同軸電纜進(jìn)行硬觸發(fā);

（5）重構(gòu)圖像分辨率可達(dá)400*400,成像面積7cm*7cm。

2、主動(dòng)式單像素成像系統(tǒng)光路圖

系統(tǒng)主要由一個(gè)投影模組、一個(gè)透鏡（焦距為f）和一臺(tái)單像素探測(cè)器組成，其中，投影模組由光源、反射鏡、數(shù)字微鏡陣列（DMD）和鏡頭組成。主動(dòng)單像素成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案如下圖所示。

3、主要硬件清單