[發明專利]一種基于差分的單像素成像硬件系統

在審

• 申請號: 201710048372.5
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106840109A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 長沙全度影像科技有限公司
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及目標檢測識別與成像領域，尤其是涉及單像素成像硬件系統。

背景技術

2006年美國RICE大學的研究人員基于壓縮感知理論首次成功研制出單像素相機，從實驗上證明了人們可以使用更加簡單廉價的傳感器設備實現高分辨率圖像信號采集的可能性。RICE大學的實驗硬件結構也成為了單像素成像領域的典型硬件結構，多數壓縮感知理論在圖像處理方面的應用都是基于該硬件結構的優化。

在經典單像素成像實驗過程中，來自原始圖像漫反射的光線通過透鏡投影到DMD上，由DMD根據已經設定好的程序將入射光進行選擇性的偏轉，將一部分光線通過另一透鏡反射到單像素傳感器上，通過模數轉換器轉換成數字信號由電腦控制采樣，得到一系列的測量值，經過重建算法最后重建圖像。

單像素系統的信號復原過程中，測量信號采集的準確性在很大程度上決定了信號復原的質量。在重復RICE大學經典單像素實驗時可以發現，進行測量值采集時，由于光源射出的光受到原始圖像漫反射、DMD反射、透鏡損耗等影響，到達單像素傳感器時，光的能量已經較小，直接導致測量值本身較小；測量基矩陣之間相似的反射率導致不同測量值之間值的變化較小。同時由于整套系統光路較長，環境噪聲和環境光線變化對于測量值的影響較大，實驗環境周圍的人員走動都會對測量值造成不可逆轉的影響，實驗結果經常不穩定。該典型硬件結構本身對噪聲和環境光線變化的不魯棒直接限制了單像素系統的應用場景和復原效果。

發明內容

本發明為克服上述情況不足，提供了一種對環境噪聲及環境光線變化具備很強的棒性的基于差分的單像素成像硬件系統，包括：

第一單像素傳感器，用于接受已經調制完畢從待復原圖像反射來的待測量信號光；

第二單像素傳感器，用于接受環境噪聲和環境光；

光功率采集裝置，用于實現所述第一單像素傳感器和所述第二單像素傳感器采集數值的差分運算，并保存測量值數據；

所述第一單像素傳感器和第二單像素傳感器為同一型號且相互靠近設置。

優選的，還包括：LED光源，用于提供光源；DMD芯片，用于直接接收LED光源發出的入射光并反射入射光照在待復原圖像上。

優選的，還包括第一透鏡，用于匯聚從待復原圖像反射來的待測量信號光。

本發明使用同型號的兩個單像素傳感器接入到具有運算功能的光功率采集裝置上。其中第一單像素傳感器正常接收來待復原圖像反射過來的已調制好的光線，第二單像素傳感器安置在旁邊，接收環境的變化光線，環境噪聲。具有運算功能的光功率采集裝置內部將兩個傳感器傳來的值進行相減，在不消耗系統計算資源的情況下一方面抵消環境變化和環境噪聲帶來的擾動，另一方面抵消機器自身的DC偏置，相減之后的值更加貼近于測量值的真實值，提高了信號精度。精確度更高的測量值向量使系統原始信號復原效果更好。

本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

如圖1所示，本發明所設計的一種基于差分的單像素成像硬件系統沿著光路徑包括LED光源1、第一凸透鏡2、DMD芯片3、第二凸透鏡4、待復原圖像5、第三凸透鏡6、第一單像素傳感器7、第二單像素傳感器9、光功率采集裝置8、PC機10。

LED光源1，用于提供光源。