[发明专利]环形掩膜版、光场调控方法、单像素成像方法及系统

说明书

本发明属于光场调控领域，提供了一种环形掩膜版、光场调控方法、单像素成像方法及系统。其中，所述环形掩膜版的形状为环形；所述环形掩膜版上覆盖有掩膜版图案，所述掩膜版图案由透光区和不透光区构成。本发明的环形掩膜版造价成本低，且具有标志识别区，能够通过标记位的方式准确地确定掩膜版方位，进而提高了调制精度。

技术领域

本发明属于光场调控领域，尤其涉及一种环形掩膜版、光场调控方法、单像素成像方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

光场调控技术在许多方面(如计算成像等)有重要应用。一般光场调控技术通过空间光调制器进行，通过空间光调制器上的阵列调制单元对不同位置的光的振幅或相位进行调制。通过程序控制调制器实现不同的调制图案。

单像素成像，又称关联成像、计算鬼成像等，是一种基于光场调控及单像素探测器光强探测的成像技术。成像过程中，使用空间光调制器产生对光的空间分布的调制效果。调制一般是对光的强度的空间分布进行调制，又可分为主动光场调制及被动光场调制。主动光场调制是指采用主动照明光源，将光照射到空间光调制器上。空间光调制器对照明光的强度的空间分布进行调制。然后通过投影镜头，带有空间结构的照明图案被投影到物体上去。上述过程可理解为投影仪的工作原理。在探测端，物体在结构光照明下的强度由一个只能探测强度的单像素探测器探测。被动调制是指，物体在背景光照明下，通过一个成像镜头成像到像平面上。空间光调制器件放置于像平面上，即物体与空间光调制器处于成像镜头的物、像平面上。空间光调制器对物体的图像进行空间上的强度调制。经过调制的物体图像被一个只能探测强度的单像素探测器探测。

关于空间光调制器，目前主要使用的是液晶型空间光调制器(LcSLM)，以及数字金属微镜阵列(DMD)。另外，还有采用旋转毛玻璃产生散斑的方式进行主动光场调制单像素成像。但是一般认为，采用散斑的单像素成像信噪比比较差。在所有调制器方案中，DMD的性能最佳，被广泛使用。特别指出，散斑是灰度图案，而DMD调制一般产生二值黑白图案(0，1图案)。DMD的优点包括：能产生衬比度较高的黑白结构光照明，同时调制速度快。普通商用DMD最快可实现22KHz二值调制。

但是，目前采用DMD调制的单像素成像系统依然存在一个比较严重的问题，即成像速度较慢。这个问题的原因可以理解如下。单像素成像的过程是一个迭代过程，需要通过许多副不同结构的光场调控及其相应的单像素探测信号实现图像信息采集，进而实现重构。不同结构的光场调控通过DMD的刷新来实现。假设重构图像分辨率为N，以全采样为例(即采样次数等于图像分辨率)。图像重构需要进行N次采集。以目前最快的DMD为例，实现一副图片的成像需要N/22K秒的采样时间。对于一副32像素*32像素的图像，成像至少需要约0.05秒。随着图像分辨率的增加，成像速度会降低。对于一副64像素*64像素的图像，成像至少需要约0.2秒。为了提升成像速度，人们可以采用压缩感知一定程度上降低采样次数，但不能从根本上解决这个成像分辨率与速度之间相互制约的问题。另外，采用DMD还有另外一个比较突出的技术问题。DMD窗口的工作谱段一般集中在可见光波段，对可见光之外的波段的透过率非常低。因此，基于DMD的单像素成像在宽谱段成像中受到局限。目前主要使用的是液晶型空间光调制器(LcSLM)，以及数字金属微镜阵列(DMD)。发明人发现，采用上述调制器存在以下问题：1)调制器一般是窄带宽响应，即只对一定波长的光起作用，从而影响光场调制效果；2)价格昂贵且刷新速度有限。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题，本发明提供一种环形掩膜版、光场调控方法、单像素成像方法及系统，其具有较宽的光谱响应能力且造价成本低。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供一种环形掩膜版。

一种环形掩膜版，其形状为环形；所述环形掩膜版上覆盖有掩膜版图案，所述掩膜版图案由透光区和不透光区构成。