(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210638656.0 (22)申请日 2022.06.08 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114710615 A (43)申请公布日 2022.07.05 (73)专利权人 中国人民解 放军国防科技大 学 地址 410073 湖南省长 沙市开福区德雅路 109号 (72)发明人 韩凯　来文昌　王彦　孟琪　 雷国忠　崔文达　 (74)专利代理 机构 长沙国科天河知识产权代理 有限公司 432 25 专利代理师 周达 (51)Int.Cl. H04N 5/225(2006.01)H04N 5/217(2011.01) (56)对比文件 US 2004031013 A1,20 04.02.12 审查员 杜乾敏 (54)发明名称 高效单像素成像方法及系统 (57)摘要 本发明提供一种高效单像素成像方法及系 统， 包括： 生成一系列不同阶数的满足泽尼克多 项式分布的调制图案并加载到空间光调制器上； 空间光调制器利用所述一系列不同阶数的满足 泽尼克多项式分布的调制图案对光源发出的激 光进行强度调制， 将调制后的激光投射到目标物 体上， 并采集从目标物体反射回的回光强度信 号； 基于所述回光强度信号以及所述一系 列不同 阶数的满足泽尼克多项式分布的调制图案， 对目 标物体图像进行重构。 基于本发 明所提供的高效 单像素成像方法， 可在低采样比的条件下提高成 像效率和成像质量。 权利要求书3页 说明书10页 附图4页 CN 114710615 B 2022.08.12 CN 114710615 B 1.一种高效单像素成像方法， 其特 征在于， 包括： 生成一系列不同阶数的满足泽尼克多 项式分布的第一图案； 将第一图案拆分成两幅调制图案后依次加载在空间光调制器上， 其中由第 一图案拆分 出一幅调制图案保留第一图案中的正数元素， 其余元素均取零； 由第一图案拆分出 的另一 幅调制图案将第一图案中的非负数元素所在位置均取零， 其余负数元素所在位置取该负数 元素的绝对值； 空间光调制器利用调制图案对光源发出的激光进行强度调制， 将调制后的激光投射到 目标物体上， 并采集从目标物体反射回的回光强度信号； 基于所述回光强度信号以及所述调制图案， 对目标物体图像进行重构； 所述第一图案表达式如下： 其中r、θ分别为极坐标系下的径向坐标和角向坐标， m、n分别为泽尼克多项式的角向和 径向阶数， 、 分别是泽尼克多 项式的径向和角向分量； 将第一图案 简化为具有一个阶数变量 i的形式， 如下： 其中i和m、n满足Noll多项式； 将 拆分成两幅调制图案 和 ， 将调制图案 和 依次加载在空间光调制器上， 其中调制图案 保留  中的正数元 素， 其余元素均取零； 调制图案 将 中的非负数元素所在位置均取零， 其余 负数元素所在位置取 该负数元素的绝对值， ； 基于所述回光强度信号以及所述调制图案， 对目标物体图像进行重构， 方法如下： 满足 分布的激光投射到目标物体上产生的回光强度为 ， 满足 分布 的激光投射到目标物体上产生的回光强度为 ， 基于回光强度 和 计算得到泽尼克 多项式中第i阶泽尼克基的系数 ； 利用下式， 得到 重构的目标物体图像 ： 其中N为重构图像所采样的次数。 2.根据权利要求1所述的高效单像素成像方法， 其特 征在于， 系数 通过下式计算得到：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114710615 B 2。 3.一种高效单像素成像系统， 其特 征在于， 包括： 调制图案生成模块， 所述调制图案生成模块包括第 一模块和第二模块： 第 一模块， 用于 生成一系列不同阶数 的满足泽尼克多项式分布的第一图案； 第二模块， 用于将第一图案拆 分成两幅调制图案后依次加载在空间光调制器上， 其中由第一图案拆分出一幅调制图案保 留第一图案中的正数元素， 其余元素均取零； 由第一图案拆分出 的另一幅调制图案将第一 图案中的非负数 元素所在位置均取零， 其 余负数元素所在位置取 该负数元素的绝对值； 光源， 用于产生激光， 并将产生的激光投影照射到空间光调制器上； 空间光调制器， 利用调制图案对光源发出的激光进行强度调制， 将调制后的激光投射 到目标物体上； 单像素光电探测器， 用于采集从目标物体反射回的回光强度信号； 成像模块， 基于所述回光强度信号以及所述调制图案， 对目标物体图像进行重构； 所述第一模块中， 所述第一图案表达式如下： 其中r、θ分别为极坐标系下的径向坐标和角向坐标， m、n分别为泽尼克多项式的角向和 径向阶数， 、 分别是泽尼克多 项式的径向和角向分量； 将第一图案 简化为具有一个阶数变量 i的形式， 如下： 其中i和m、n满足Noll多项式； 将 拆分成两幅调制图案 和 ， 将调制图案 和 依次加载在空间光调制器上， 其中调制图案 保留  中的正数 元 素， 其余元素均取零； 调制图案 将 中的非负数元素所在位置均取零， 其余 负数元素所在位置取 该负数元素的绝对值， ； 所述成像模块包括： 第三模块， 利用满足 分布的激光投射到目标物体上产生的回光强度 和满 足 分布的激光投射到目标物 体上产生的回光强度 计算得到泽尼克多项式中第 i阶泽尼克基的系数 ； 第四模块， 用于 重构目标物体图像 ， 其中权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114710615 B 3