[实用新型]一种单像素光子计数扩频压缩深度成像装置

说明书

本实用新型公开了一种单像素光子计数扩频压缩深度成像装置，包括电脑、伪随机码发生器、垂直表面激光器、扩束镜、光束接收装置、偏振分束镜、数字光投影芯片、光束导入装置、单光子探测器和光子到达时间记录仪；所述电脑通过信号线连接伪随机码发生器、数字光投影芯片和光子到达时间记录仪，所述伪随机码发生器的输出端与垂直表面激光器输入端和光子到达时间记录仪输入端连接；在本实用新型的基础上进行运算和成像可克服目前单相素成像的距离模糊问题；提高单相素成像的接收信噪比；降低调制次数，以降低测量矩阵维度，减少数据存储冗余度，并提高成像效率。

技术领域

本实用新型涉及激光成像技术领域，具体为一种单像素光子计数扩频压缩深度成像装置。

背景技术

近年来，时间相关光子计数型扩频二维成像技术的研究已经广泛展开。

现有的技术基于最佳相关检测的方法，先将一路发射的伪随机码和接收伪随机光子到达时间点互相关，再提取互相关函数的峰值和幅度值，作为单个像素点的深度和强度信息。通过二维导轨或者振镜让单个像素点的光斑移动，逐个扫描得到二维平面的深度和强度信息。此种扫描成像技术需要外加电机，系统的复杂度高；逐个扫描的方法耗费的时间长，成像效率低。

其二，时间相关光子计数单相素成像技术基于压缩感知理论，人们只需要获得单个像素的光子信息，即可以反演得到一幅图像的深度和强度信息。如文献[XIALIN LIU,JIANHONG SHI, LEI SUN, YONGHAO LI,JIANPING FAN,AND GUIHUA ZEN, Photon-limitedsingle-pixel imaging. Optics Express.2020,28(6):8132-8136],[Tianyi Mao , QianChen1, Weiji He1, Huidong Dai, Ling Ye and Guohua Gu.Time-of-flight cameravia a single-pixel correlation image sensor.Journal of Optics.2018,20：1-8]

现有的技术存在的问题是,在较低的信噪比下，往往需要通过增大测量矩阵的调制次数M，以恢复一幅高信噪比的深度图像，测量矩阵的维度过大无疑增大系统的存储负担，也降低了系统测量的效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种单像素光子计数扩频压缩深度成像装置，在本实用新型的基础上进行运算和成像可克服目前单相素成像的距离模糊问题；提高单相素成像的信噪比；降低调制次数，以降低测量矩阵维度，减少数据存储冗余度，并提高成像效率。

为达到上述目的，根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供如下技术方案：

一种单像素光子计数扩频压缩深度成像装置，包括：

电脑、伪随机码发生器、垂直表面激光器、扩束镜、光束接收装置、偏振分束镜、数字光投影芯片、光束导入装置、单光子探测器和光子到达时间记录仪；

所述电脑通过信号线连接伪随机码发生器、数字光投影芯片和光子到达时间记录仪，所述伪随机码发生器的输出端与垂直表面激光器输入端和光子到达时间记录仪输入端连接；

所述垂直表面激光器产生光束传递给扩束镜；

所述扩束镜接收垂直表面激光器产生的光束并投射至目标；

所述光束接收装置接收从扩束镜发出并被目标反射的光束，调节光束后，将调节后的光束投射给偏振分束镜；

所述偏振分束镜包括有1端口、2端口、3端口和4端口，所述1端口接收光束接收装置投射的光束，并通过2端口将该光束投射给所述数字光投影芯片，所述数字光投影芯片接收偏振分束镜的光束，对光束进行调制，并将调制后的光束投影至偏振分束镜的3端口，偏振分束镜3端口接收数字光投影芯片调制的后的光束，并将该光束从4端口投射给光束导入装置；