[发明专利]一种循环S矩阵成像系统及其成像方法

权利要求书

1.一种循环S矩阵成像系统，包括光源(1)、透明载物片(2)、编码模板(5)、二维微动平台(4)、采样窗口(6)、光学镜头(7)、单元探测器(8)、AD转换器(9)，其特征在于：

所述光源(1)和透明载物片(2)位于编码模板(5)一侧，光学镜头(7)和单元探测器(8)依次位于编码模板另一侧，采样窗口(6)位于光学镜头(7)和编码模板(5)之间，编码模板能够在二维微动平台(4)驱动下进行移动，单元探测器的敏感面位于光学镜头焦点上，单元探测器接收到的光学信号经过AD转换器(9)转换为数字信号送到计算机(10)进行处理，以便得到重构图像；

所述编码模板由镀覆在透明基板上的金属薄膜构成，金属薄膜上具有0和1构成的M行N列小孔阵列，其中0为不透光小孔，1为透光小孔；

所述M行N列小孔阵列由R阶循环S矩阵构成，

所述采样窗口为P行Q列的矩形窗口，P×Q＝R，

当R＝3、7、15、35时，M＝P，N＝(P×Q)+(Q-1)；

当R＝15、35、63、255、511、1023时，所述M行N列小孔阵列中，M＝2P-1，N＝2Q-1。

2.如权利要求1所述的循环S矩阵成像系统，其特征在于：

所述R阶循环S矩阵，

R＝3时，首行为101，采样窗口尺寸P×Q＝1×3或P×Q＝3×1；

R＝7时，首行为1110100，P×Q＝1×7或P×Q＝7×1；

R＝15时，首行为000100110101111，P×Q＝3×5或P×Q＝5×3；

R＝35时，首行为00100110101000010011101111100011101，P×Q＝7×5或P×Q＝5×7；

R＝63时，首行为：

00000100001100010100111101000111001

0010110111011001101010111111，

P×Q＝9×7或P×Q＝7×9；

R＝225时，首行为：

P×Q＝9×25或P×Q＝25×9；

以下字符对应关系：以八进制0、1、2、3、4、5、6、7分别表示二进制000、001、010、011、100、101、110、111；

R＝511时，首行为：

P×Q＝7×73或P×Q＝73×7；

P×Q＝33×31或者P×Q＝31×33。

3.权利要求1或2所述循环S矩阵成像系统的成像方法，包括设置步骤和采样步骤，其特征在于：

(1)设置步骤：

将光源、透明载物片、样品置于编码模板一侧，光学镜头和单元探测器依次置于编码模板另一侧，单元探测器位于光学镜头焦点上，采样窗口位于光学镜头和编码模板之间并且贴近编码模板，待测目标置于光源和编码模板之间放在透明载物片上，单元探测器通过光学镜头对准编码模板，待测目标、采样窗口和单元探测器固定；

当编码模板上的小孔为亚波长尺寸时，待测目标与编码模板的距离为近场距离；

(2)采样步骤：

编码模板沿X方向负向移动，移动步长为小孔阵列两相邻元素间距，每移动一次，单元探测器对采样窗口下的编码模板的相应二维区域采样，形成一维行向量光信号，送往AD转换器，所述AD转换器将一维行向量光信号转换为数字信号送到计算机。

计算机可以再借助压缩感知的正交匹配追踪算法进行图像重构。