1.一种基于计算鬼成像的目标鉴定装置,其特征在于包括锁模激光器(1)、激光扩束镜(2)、高速空间光调制器(3)、成像透镜I(4)、成像透镜II(6)、高速光电二极管(7)、计算机(8)和数字采集模块(9),在计算鬼成像的光路发射端上,锁模激光器(1)输出端的中心轴线上依次放置激光扩束镜(2)、高速空间光调制器(3)和成像透镜I(4),所有光学中心吻合;高速空间光调制器(3)与成像透镜I(4)的光轴相交,对激光光束进行调制后打到待测目标(5)上;高速光电二极管(7)放置在成像透镜II(6)的后焦面上,从而使得经待测目标(5)反射的光聚焦在高速光电二极管(7)的光敏面上;该高速光电二极管(7)的信号输出端通过同轴电缆与数据采集模块(9)的模拟输入端连接,该数据采集模块(9)进行采样,将模拟信号转换为数字信号,其输出端与计算机(9)网络端口连接,上传数据采集结果,并在计算机中进行最后的目标鉴定处理。
2.根据权利要求1所述的基于计算鬼成像的目标鉴定装置,其特征在于激光扩束镜(2)与锁模激光器(1)输出端的距离为激光扩束镜(2)输入负透镜的一倍焦距。
3.根据权利要求1所述的基于计算鬼成像的目标鉴定装置,其特征在于激光扩束镜(2)和高速空间光调制器(3)之间的距离调节至激光光束经扩束后在高速空间光调制器(3)上形成的光斑大于高速空间光调制器(3)调制面的1.2~1.3倍。
4.据权利要求1所述的基于计算鬼成像的目标鉴定装置,其特征在于高速光电二极管(7)的感光面与成像透镜II(6)的距离为成像透镜II(6)的焦距。
5.一种基于计算鬼成像的目标鉴定方法,其特征在于步骤如下:
第一步,极低采样率的计算鬼成像:利用随机产生的满足均匀分布的0-1散斑对待鉴定目标进行空域采样,此过程采样率极低,约为5%奈奎斯特采样极限下,采用计算鬼成像对目标进行重建,得到重建图像Irecons;
第二步,采用非线性相关实现目标鉴定:利用极低采样率下计算鬼成像的重建图像Irecons与已知的标准图像Istandard进行非线性相关,通过判别相关程度,如果相关图像中出现尖峰,即可认为待测目标与已知标准图像相符合,即实现目标鉴定。
6.根据权利要求5所述的基于计算鬼成像的目标鉴定方法,其特征在于极低采样率的计算鬼成像步骤如下:对于每一个待鉴定目标I,通过高速空间光调制器(3)产生的r个随机散斑对其进行照明;这样,对于每一次随机散斑的照明,都有r个输出信号y和r个随机散斑与之相对应,将此过程写成矩阵的形式,即成像方程为
y=Ax+e (1)
其中,x是待测目标的矩阵一维排列,A∈r×n是r个随机散斑对应的矩阵,称为采样矩阵,n=M×N,M,N分别是空间光调制器的横轴和纵轴方向的像素数;A中每一行是对应随机散斑的矩阵一维排列,e是测量噪声;在采样率极低的情况下,对公式(1)进行计算鬼成像运算,得到无法辨识的重建图像Irecons,计算鬼成像具体数学表达为<A·y>-<A><y>,其中,<·>表示加权平均。
7.根据权利要求5所述的基于计算鬼成像的目标鉴定方法,其特征在于采用非线性相关实现目标鉴定步骤如下:由于采样极低,通过计算鬼成像重建的图像Irecons信噪比很低,将重建图像Irecons与标准图像Istandard作非线性相关测试,即:
其中,S1=FT(Irecons(x,y))是重建图像的二维傅里叶变换形式,S2=FT(Istandard(x,y))是标准图像的二维傅里叶变换形式,k是非线性系数,FT是二维傅里叶变换,IFT是二维傅里叶逆变换,x和y是图像的横纵坐标,通过非线性相关测试的峰值的显著程度,如果相关图像中出现尖峰,即可认为待测目标与已知标准图像相符合,即实现目标鉴定。