光子计数压缩采样相控阵激光三维成像方法

摘要

本发明提供了一种光子计数压缩采样相控阵激光三维成像方法，适用于全天候目标识别、地形高精度勘测、精密无损检测等领域，属于激光成像和图像处理技术领域。本发明的步骤包括：首先脉冲信号发生器生成脉冲信号，驱动激光器发射激光脉冲，采用液晶光学相控阵以一定的测量矩阵调制照明激光对目标进行照明。目标反射的光脉冲经盖革模式雪崩光电二极管接收，由时间相关单光子计数器记录不同时间返回的光子数，对不同时间返回的光子数进行积分得到测量向量。将测量矩阵和测量向量带入压缩采样恢复算法，重构目标三维图像。本发明在激光成像及数字图像处理技术领域里具有较好的实用价值和广阔的应用前景。

主权项

1.一种基于光子计数压缩采样相控阵激光三维成像方法，其特征在于：用液晶光学相控阵调制照明激光，按照压缩采样所用的测量矩阵照射目标，由盖革模式雪崩光电二极管(APD)接收目标回波信号和时间相关单光子计数器记录随时间变化返回的光子数，最后通过压缩采样恢复算法重构三维图像。其包括下列步骤：(1)在激光主动成像照明端，脉冲信号发生器生成脉宽为2ns、频率为10MHz的脉冲信号，驱动激光器发射激光脉冲。激光照射在二维液晶光学相控阵(LC-SLM)上，液晶光学相控阵按照预先生成的二值测量矩阵依次调制激光光束，调制后的激光光束照射目标。(2)在激光主动成像接收端，目标反射的光脉冲经盖革模式雪崩光电二极管(APD)接收，由时间相关单光子计数器记录不同时间返回的光子数，对不同时间返回的光子数进行积分得到测量向量Y中的一个测量值Y_i。(3)二值测量矩阵由矩阵的一个行向量组成，为M行矩阵，依次使用二值测量矩阵调制激光照射目标，激光主动成像接收端便可得到整个测量向量Y。(4)根据测量矩阵和对应的测量向量Y，由压缩采样恢复算法求解出三维图像所对应的时间信息X，从而得到目标三维图像。