[發明專利]一種基于LED陣列的高速空間光調制方法及其成像系統

有效

• 申請號: 201810049817.6
• 申請日: 2018-01-18
• 公開（公告）號: CN108366195B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發明（設計）人: 孫鳴捷;陳文;李立京;徐子豪;姜清華;張春熹
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232;G09F9/33
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 祗志潔

1.一種基于LED陣列的高速空間光調制成像系統，其特征在于，所述系統包括計算機、控制板卡、LED陣列、光束調制透鏡、物體、光束收集透鏡以及單像素光電探測器；其中，LED陣列作為空間光調制器；

控制板卡中存儲有LED陣列對應的哈達瑪圖案；控制板卡的I/O輸出控制信號給LED陣列，通過兩次掃描的方式輸出哈達瑪矩陣對應圖案的光束，該光束經由光束調制透鏡匯聚到物體上，再由光束收集透鏡收集和物體作用后的光束并匯聚到單像素光電探測器接收面；控制板卡收集單像素光電探測器輸出的電壓值并將數據傳送到計算機進行圖像恢復；通過兩次掃描的方式輸出哈達瑪矩陣對應圖案的光束具體為，將第i個哈達瑪圖案S_i分解為兩次掃描圖案S_i,1和S_i,2如下：

S_i,1＝row(S_i,1)*colum(S_i,1)

其中，row(S_i,1)表示矩陣S_i的第一行，colum(S_i,1)表示矩陣S_i的第一列，表示矩陣S_i取反，表示矩陣的第一行，表示矩陣的第一列。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述的控制板卡存儲有m×m的LED陣列對應的m×m個哈達瑪圖案，m是正整數，為2的冪次方。

3.根據權利要求1或2所述的系統，其特征在于，所述的哈達瑪圖案分解為兩個掃描圖案，對每個哈達瑪圖案，控制板卡控制LED陣列顯示輸出該哈達瑪圖案的兩次掃描圖案。

4.根據權利要求1或2所述的系統，其特征在于，所述的控制板卡對每個哈達瑪圖案，采集從顯示第一個掃描圖案到第二個掃描圖案顯示結束過程的電壓平均值。

5.根據權利要求4所述的系統，其特征在于，所述的計算機將m×m個哈達瑪圖案與相應電壓平均值的乘積求和，恢復圖像。

6.一種基于LED陣列的高速空間光調制方法，其特征在于，實現包括如下步驟：

步驟1，對于m×m的LED陣列，生成m×m個哈達瑪圖案存儲在控制板卡中；m是正整數，為2的冪次方；

步驟2，控制板卡控制LED陣列按順序顯示哈達瑪圖案；

將待顯示的一個哈達瑪圖案分解為兩次掃描圖案，控制板卡輸出控制信號給LED陣列，通過兩次掃描完成一個哈達瑪圖案的顯示；LED陣列根據控制信號顯示對應圖案的光束，光束經由光束調制透鏡匯聚到物體上，再由光束收集透鏡收集和物體作用后的光束并匯聚到單像素光電探測器接收面；所述的步驟2中，將第i個哈達瑪圖案S_i分解為兩次掃描圖案S_i,1和S_i,2如下：

S_i,1＝row(S_i,1)*colum(S_i,1)

其中，row(S_i,1)表示矩陣S_i的第一行，colum(S_i,1)表示矩陣S_i的第一列，表示矩陣S_i取反，表示矩陣的第一行，表示矩陣的第一列；

步驟3，控制板卡收集單像素光電探測器輸出的電壓值；對于一個哈達瑪圖案，采集從顯示第一個掃描圖案到第二個掃描圖案顯示結束過程的電壓平均值；最后計算機將m×m個哈達瑪圖案與相應電壓平均值的乘積求和，恢復圖像。