1.一种单像素太赫兹检测系统,其特征在于,包括:激光源、空间光调制器、投影透镜、太赫兹波源、太赫兹波成像透镜、光控太赫兹波调制器、太赫兹波会聚透镜与太赫兹波强度探测器;
所述激光源用于产生激光光束后向所述空间光调制器射入;
所述空间光调制器用于按照预先存储的单像素的散斑图序列依次加载其中的散斑图,同时,通过限制其相对于所述激光源之间的相对位置从而使得射入所述空间光调制器的所述激光光束完全覆盖所述散斑图,从而实现对所述激光光束进行调制并输出调制后的激光光束;
所述激光源与所述空间光调制器之间设有激光扩束镜,用于对所述激光源产生的激光光束进行扩束;
所述激光扩束镜与所述空间光调制器之间设有孔径大小可调的光阑,用于限制入射所述空间光调制器的激光光束的强度;
所述投影透镜用于接收经所述空间光调制器输出的所述激光光束,并将所述激光光束投射至所述光控太赫兹波调制器中形成激光光斑;
所述太赫兹波源用于产生太赫兹波束后向待测目标物照射;
所述太赫兹波成像透镜用于对经所述太赫兹波束照射的所述待测目标物进行成像,同时,接收并向所述光控太赫兹波调制器投射经所述待测目标物反射的所述太赫兹波束,并通过限制其相对于所述光控太赫兹波调制器的相对位置,从而使得投射至所述光控太赫兹波调制器的所述太赫兹波束完全覆盖所述激光光斑,以实现所述光控太赫兹波调制器对所述太赫兹波束进行调制;
所述光控太赫兹波调制器用于对所述太赫兹波束进行调制后,向所述太赫兹波会聚透镜输出经调制后的太赫兹波束;
所述太赫兹波会聚透镜用于对所述太赫兹波束进行会聚;
所述太赫兹波强度探测器用于获取经所述太赫兹波会聚透镜会聚后的太赫兹波束的光场强度值;
还包括定时器,所述定时器用于设定所述空间光调制器与所述太赫兹波强度探测器的工作周期,以使得当所述空间光调制器每加载一次所述散斑图时,所述太赫兹波强度探测器获取对应的太赫兹波束的光场强度值。
2.根据权利要求1所述的单像素太赫兹检测系统,其特征在于,所述太赫兹波源与所述待测目标物之间设有太赫兹波扩束器,用于对所述太赫兹波源产生的太赫兹波束进行扩束。
3.一种单像素太赫兹检测图像获取方法,基于权利要求1‑2中任一项所述的单像素太赫兹检测系统,其特征在于,包括以下步骤:步骤S1:通过空间光调制器按照预先存储的散斑图序列依次加载其中的散斑图;
步骤S2:通过激光源向所述空间光调制器发射激光光束并使所述激光光束完全覆盖所述空间光调制器预先加载的散斑图,从而实现对所述激光光束进行调制;
步骤S3:通过所述空间光调制器调制所述激光光束后,向投影透镜输出激光光束,并通过所述投影透镜向光控太赫兹波调制器投射所述激光光束,并在所述光控太赫兹波调制器中形成激光光斑;
步骤S4:通过太赫兹波源发出太赫兹波束经过太赫兹波扩束器扩束后向待测目标物照射;
步骤S5:通过太赫兹波成像透镜对经所述太赫兹波束照射的所述待测目标物进行成像,同时,接收并向所述光控太赫兹波调制器投射经所述待测目标物反射的所述太赫兹波束,并使得投射至所述光控太赫兹波调制器的所述太赫兹波束完全覆盖所述激光光斑,以实现所述光控太赫兹波调制器对所述太赫兹波束进行调制;
步骤S6:通过所述光控太赫兹波调制器将调制后的太赫兹波束向太赫兹波会聚透镜输出;
步骤S7:通过所述太赫兹波会聚透镜将所述太赫兹波束进行会聚处理后,通过太赫兹波强度探测器获取每张所述散斑图对应的经所述太赫兹波会聚透镜会聚处理的太赫兹波束的光场强度值;
步骤S8:根据预先存储的散斑图序列与太赫兹波强度探测器获取的太赫兹波束的光场强度值,基于压缩感知算法获取待测目标物图像。
4.根据权利要求3所述的单像素太赫兹检测图像获取方法,其特征在于,所述步骤S2还包括通过激光扩束镜对所述激光源发射的所述激光光束进行扩束后,通过光阑限制入射所述空间光调制器的激光光束的强度。
5.根据权利要求3所述的单像素太赫兹检测图像获取方法,其特征在于,所述步骤S1之前还包括:通过计算机生成j张n×n像素的所述散斑图,每张所述散斑图记为Sj(u,v),其中,j=1、
2、3···j,可得散斑图序列表示为:
Sj(u,v)=[S1(u,v),S2(u,v),...,Sj(u,v)],其中,(u,v)为像素坐标,并将所述散斑图序列全部加载至所述空间光调制器中。
6.根据权利要求5所述的单像素太赫兹检测图像获取方法,其特征在于,所述步骤S7中获取的太赫兹波束的光场强度值记为Aj,经过j次测量后的光场强度值序列为:A=[A1,A2,...,Aj]。
7.根据权利要求6所述的单像素太赫兹检测图像获取方法,其特征在于,所述步骤S8具体包括:S801:基于压缩感知算法模型,在散斑图序列Sj(u,v)和太赫兹波束的光场强度值Aj间建立压缩感知算法模型为:j×j H
其中,Ψ∈R 为正交变换矩阵,Ψ 是Ψ的共轭转置,x是一维原始信号,λ>0,λ为噪声控制系数,f为稀疏系数,H表示矩阵的共轭转置;
H
另外,上式中的y=Φx=ΦΨ f,
y为x在测量矩阵Φ下j次测量值,y表示为,
T T H T
y=A=[A1.A2,...,Aj] ,其中,x=Ψ f是一维原始信号,A 表示A的转置,T表示矩阵转置;
T
Φ为测量矩阵,表示为,Φ=[B1,B2,...,Bj,...,B20000],其中,Bj为一个列向量,可表示为,
Bj=reshape(Sj(u,v)),其中,reshape()函数表示将一个散斑图矩阵Sj(u,v)转化成一维列向量;
S802:根据公式 计算最小化稀疏系数f,通过迭代计算,求解出f的逼近值 再通过变换 获得一维原始信号x;
S803:所述步骤S802中的一维原始信号x为所述待测目标物的一维空间信号,将其变换为二维空间,则所述待测目标物图像T(u,v)表示为,T(u,v)=imreshape(x,[n,n]),其中,imreshape(x,[n,n])表示将一维原始信号x变换为n×n像素的图像,(u,v)表示像素坐标。