[发明专利]编码模板多目标超分辨率主动成像系统及方法

权利要求书

1.一种编码模板多目标超分辨率主动成像系统，其特征在于，所述系统包括望远镜单元、成像透镜单元、光扩束准直单元、数字微阵列反射镜单元、汇聚透镜单元、光电探测器单元、压缩算法模块、解码与稀疏线性算法模块和主动光源单元；

望远镜单元包括凹面反射镜（1）、凸面反射镜（2）和反射镜（3）；

所述成像透镜单元包括第一成像透镜（4-1）和第二成像透镜（4-2）；

所述数字微阵列反射镜单元包括第一数字微阵列反射镜（6-1）、第二数字微阵列反射镜（6-2）和第三数字微阵列反射镜（6-3）；

主动光源单元包括连续光源（12）、聚焦透镜（13）、光源扩束透镜（14）、第一光源反射镜（15-1）、第二光源反射镜（15-2）和第三光源反射镜（15-3）；

通过第一成像透镜（4-1）成像后，经过光扩束准直透镜（5）将多目标图像映射到第一数字微阵列反射镜（6-1）表面，通过控制第一数字微阵列反射镜（6-1）将非目标物体的背景光反射出后续光学系统；使背景杂散光反射到收光器（7）；控制第一数字微阵列反射镜（6-1）将多目标物体光场反射到第二数字微阵列反射镜（6-2），经其对图像进行编码孔径编码后，入射到第三数字微阵列反射镜（6-3），对编码图像进行随机光学调制后，通过第二成像透镜（4-2）成像后，再通过汇聚透镜（8）汇聚后入射到光电探测器（9），经压缩算法模块（10）重构多目标编码图像，再经过解码与稀疏线性算法模块（11），对编码图像解码后形成低分辨图像，再通过该模块对所有探测器获得的多个低分辨率图像的每个像素灰度值列出稀疏线性方程组，求解最小二乘解即可获得多目标物体的超分辨率图像。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述望远镜单元具体为利略望远镜、开普勒望远镜、牛顿望远镜、卡塞格林望远镜；所述望远镜单元在结构上包括反射式、折射式、折返式望远镜；所述望远镜单元在光谱范围包括紫外、可见光、红外波段望远镜。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一成像透镜（4-1）实现对望远镜入射光进行成像，第二成像透镜（4-2）实现对编码图像随机空间光调制后成像。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一数字微阵列反射镜（6-1）用于将多目标图像中的非目标的背景光和杂散光反射到收光器（7），将有效多目标图像反射到第二数字微阵列反射镜（6-2）上；

所述第二数字微阵列反射镜（6-2）将多目标图像进行Hadamard编码，或采用快速Hadamard变换算法对图像进行编码；其中Hadamard编码可以采用H矩阵或S矩阵，S矩阵采用N阶循环S矩阵，基于m序列构造的循环S矩阵；另外数字微阵列反射镜单元还包括液晶空间光调制器；其中N阶循环S矩阵的阶数是7、11、15、19、23、27等数值，阶数越高分辨率越高

所述第三数字微阵列反射镜（6-3）用于将多目标编码图像进行随机空间光调制后，通过第二成像透镜（4-2）对随机调制后的编码图像成像，然后输入到汇聚透镜（8）。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述汇聚透镜单元由汇聚透镜（8）将第三数字微阵列反射透镜（6-3）随机光调制后的图像汇聚到一点，然后入射到对应的光电探测器（9），通过汇聚透镜（8）实现高通量成像。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光电探测单元由光电探测器组（9）接收对应汇聚透镜（8）汇聚后的光信号，然后输入到对应压缩算法模块（10），其中所述光电探测器组包含M个点探测器，每个点探测器采用紫外、可见光、近红外、红外线阵光电探测器或单光子探测器，以光学光谱范围或超高灵敏探测；其中单光子探测器是紫外、可见光、近红外、红外雪崩二极管，固态光电倍增管，超导单光子探测器。