1.基于单光子探测器的单像素成像方法,其特征在于,包括如下步骤:生成用于加载至数字微镜器件上的编码图案,利用周期性超快动态场景与编码图案间存在的相对运动进行空间结构光编码,包括如下步骤:测量待成像超快动态场景的周期T;
将每张编码图案的曝光时间设置为周期T或周期T的整数倍;
通过数字微镜器件依次刷新加载的编码图案;
基于接收到的数字微镜器件发出的触发信号,依次获取每一张编码图案对应的时间相关光子数分布直方图;
对获取的时间相关光子数分布直方图先进行反卷积操作,再把反卷积后的信号按在场景中的相对时间进行分组;
利用时间分组后的光子数信号及编码图案对应的编码图案矩阵,依次重构出场景不同时刻的瞬时图像。
2.如权利要求1所述的基于单光子探测器的单像素成像方法,其特征在于,编码图案采用二值编码图案,生成方法包括如下步骤:根据成像像素数目,生成与成像像素数目相同大小阶数的Hadamard矩阵;
对生成的Hadamard矩阵进行差分处理,生成差分 Hadamard矩阵;
生成由0和1组成的随机矩阵,与差分Hadamard矩阵进行异或运算;
将异或运算后的Hadamard矩阵的每行变形成一个方阵,根据数字微镜器件的像素规模以及成像视场要求进行上采样,通过添加零的方式调整编码图案的大小,得到与数字微镜器件的分辨率一致的编码图案。
3.如权利要求1所述的基于单光子探测器的单像素成像方法,其特征在于:采用Wiener反卷积方法对获取的光子数分布直方图进行反卷积;将反卷积过程中的噪声信号比设置为
0.08至0.12。
4.如权利要求1所述的基于单光子探测器的单像素成像方法,其特征在于:通过逆Hadamard变换算法依次重构出场景不同时刻的瞬时图像。
5.如权利要求1所述的基于单光子探测器的单像素成像方法,其特征在于,对反卷积后的信号按在场景中的相对时间进行分组,具体的:根据时间相关单光子计数设备的数字分辨率,设置信号分组的时间间隔;
在把所有的光子数分布直方图进行反卷积之后,按照设定的时间间隔,将每条光子数分布直方图中相同时刻的光子数分为一组。
6.基于单光子探测器的单像素成像装置,其特征在于:包括依次设置的成像镜头、TIR棱镜、数字微镜器件、光纤耦合器、单光子探测系统以及控制终端,控制终端分别与数字微镜器件及单光子探测系统通信连接;控制终端被配置为执行权利要求1‑5任一项所述的基于单光子探测器的单像素成像方法中的步骤。
7.基于单光子探测器的单像素成像装置,其特征在于,包括:空间编码模块:被配置为生成用于加载至数字微镜器件上的编码图案,利用周期性超快动态场景与编码图案间存在的相对运动进行空间结构光编码,包括如下步骤:测量待成像超快动态场景的周期T;
将每张编码图案的曝光时间设置为周期T或周期T的整数倍;
通过数字微镜器件依次刷新加载的编码图案;
获取模块:被配置为基于接收到的数字微镜器件发出的触发信号,依次获取每一张编码图案对应的时间相关光子数分布直方图;
信号处理及分组模块:被配置为对获取的时间相关光子数分布直方图先进行反卷积操作,再把反卷积后的信号按在场景中的相对时间进行分组;
重构模块:被配置为利用时间分组后的光子数信号及编码图案对应的编码图案矩阵,依次重构出场景不同时刻的瞬时图像。
8.一种电子设备,其特征在于,包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令,所述计算机指令被处理器运行时,完成权利要求1‑5任一项所述的基于单光子探测器的单像素成像方法中的步骤。
9.一种计算机可读存储介质,其特征在于,用于存储计算机指令,所述计算机指令被处理器执行时,完成权利要求1‑5任一项所述的基于单光子探测器的单像素成像方法中的步骤。