回的激光脉冲，记录光强并传给测时电路10进行时刻鉴别，计算机处理模块11根据得 到的时间序列h(i= 1，2,... 64)，计算脉冲序列到达的时间差Δh，（i= 1，2,... 64)，相 加得到脉冲时间差的总和，又已知光速C，计算得出目标物体不同位置各点的距离和L，作 为距离像的一次初始观测值11;将8*8的AH)阵列探测器9探测得到的反射光强序列相加 得到强度像的一次初始观测值特殊形式的测量矩阵避免了同一时刻同一探测单元接 收多个脉冲信号，从而避免了脉冲之间的相互叠加混淆，保证了测距精度；
[0029] 步骤八，将测量矩阵的其余各行都重复步骤二到步骤七，得到距离像Υ。的Μ个观 测值和强度像Ζ。的Μ个观测值：
[0032] 步骤九，计算机处理模块11对距离像Y。的Μ个观测值进行处理，运用现有的压缩 感知恢复算法ΒΡ或0ΜΡ恢复得到目标的距离像；
[0033] 步骤十，计算机处理模块11对强度像Ζ。的Μ个观测值进行处理，运用现有的压缩 感知恢复算法（ΒΡ或0ΜΡ)恢复得到目标的强度像。
[0034] 本发明和现有技术相比，具有如下优点：
[0035] 第一，本发明最突出的优点是可以用低分辨率的传感器阵列同时获取高分辨率的 强度像和距离像，突破了传感器阵列对获得高分辨率图像的限制。
[0036] 第二，本发明既不像立体匹配那样容易受到外部光照和视角遮挡等影响，同时也 不像扫描方式容易受到昂贵的扫描装置的限制，具有两种传统三维成像方法所不能比拟的 优点。
[0037] 第三，通过数目远小于原始信号的测量值就可以恢复出高维数的原始信号，节约 了存储空间，更加便于传输和存储。
[0038] 第四，通过高发射频率的脉冲激光发射器和高转换频率的DMD配合，可以高速率 成像。
【附图说明】
[0039] 图1为本发明系统的结构示意图。
[0040] 图2为本发明方法的实现流程图。
【具体实施方式】
[0041] 以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
[0042] 如图1所示，本发明基于ΑΗ)阵列的三维激光成像系统，包括激光发射器4,固定在 激光发射器4出光端的半透半反镜5,入射光以45°角入射于半透半反镜5,固定于半透半 反镜5透射光路上的达曼光栅6,目标物体12固定于达曼光栅6的出光端，固定于目标物体 12反射光路上的第一汇聚透镜1，固定于第一汇聚透镜1汇聚光路上的数字微镜器件DMD7， 固定于数字微镜器件DMD7反射光路上的第二汇聚透镜2,固定于第二汇聚透镜2汇聚光路 上的8*8的APD阵列探测器9 ;固定于半透半反镜5反射光路上的第三汇聚透镜3,固定于 第三汇聚透镜3汇聚光路上的单元AH)探测器8 ;与所述单元AH)探测器8和8*8的AH)阵 列探测器9连接的测时电路10,与测时电路10和数字微镜器件DMD7连接的计算机处理模 块11〇
[0043] 本发明成像系统的工作原理如下：
[0044] 从激光发射器4发出的激光经过半透半反镜5时，一部分通过半透半反镜5向前 传播，一部分经半透半反镜5反射给单元Aro探测器8。单元Aro探测器8接收到激光脉 冲后，传给测时电路10,测时电路10记录下此时脉冲到达的时刻t。。通过半反半透镜5向 前传播的那部分激光经过达曼光栅6,被调制成光强分布均匀的pXq大小的阵列光束，阵 列光束照射在目标物体上，目标物体的反射光信号通过第一汇聚透镜1到达数字微镜器件 DMD7。数字微镜器件DMD7根据内部各个铝镜的不同状态，调制目标场景的反射光，实现对 目标场景的一次随机采样。数字微镜器件DMD7的反射光束经过第二汇聚透2到达8*8的 AH)阵列探测器9,测时电路10记录下具有目标场景不同位置各点距离信息的脉冲序列的 到达时间。将目标场景反射脉冲的时间序列与单元AH)探测器8测得的时间相减得到时间 差序列。将时间差序列进行求和运算，又已知光速，可以算出可以计算得到目标场景不同各 点的距离和，当做一次测量值Yi。将脉冲发射频率和数字微镜器件状态转换频率配合起来， 重复上述步骤Μ次，即可得到Μ维的测量向量Y。。根据压缩感知恢复算法（BP或OMP)，恢 复可到目标距离像。将8*8的ΑΗ)阵列探测器9接收的光强进行与距离相同的操作，根据 压缩感知恢复算法（BP或OMP)，即可得到目标的强度像。
[0045] 如图2所示，本发明基于APD阵列的三维成像系统的成像方法，包括如下步骤：
[0046] 步骤一，利用计算机处理模块11生成MXN维的托普利兹观测矩阵
[0047] 1. 1确定总测量次数M，其中l〈M〈pXq，p为三维图像的对应矩阵的行数，q为三维 图像对应矩阵的列数；
[0048] 1.2设图像的尺寸为N=pXq，采用如下方式生成观测矩阵的第一行：生成一个 1XN维的行向量，将行向量等分为八份，记第一份为向量A，A中的元素分别为{A[1]，A[2]， A[3]......A[w-1]，A[w]}，其中w=N/8
(i= 0, 1，2, ···，7)处的值设为 1， 其余位置的值设为0。以同样的方式处理其余七份，相当于观测矩阵的第一行是由八个相同 的向量A依次相连构成；
[0049] 1. 3生成一个MX1维的列向量作为观测矩阵的第一列，除了第一个元素值为1外， 其余元素值均为0 ;
[0050] 1. 4测量矩阵的第一行和第一列确定后，可按托普利兹矩阵的构造方式唯一确定 一个测量矩阵。其特征为：任何一条平行于对角线的斜线上的元素值相等。相当于其余M-1 行是由测量矩阵的第一行通过依次向右循环移位得到的，矩阵形式如下：
[0051]
[0052] 其中blst为第i行，第st列的元素，1彡s彡p，1彡t彡q，blst的值取1或0。
[0053] 步骤二，计算机处理模块11设定数字微镜器件DMD7的状态。
[0054] 2. 1选定一个由mXη个铝镜组成的数字微镜器件DMD7，m为数字微镜器件中横向 铝镜的个数，η为数字微镜器件纵向铝镜的个数；
[0055]2. 2将观测矩阵的每行提取出来变为如下形式：
[0056]
[0057] 其中i代表从原始MXN维随机矩阵的第i行，1彡i彡Μ。
[0058] 2. 3按最终输出图像的尺寸对数字微镜器件DMD7上的铝镜进行分块，以数字微镜 器件DMD7上铝镜个数为1024*768和图像分辨率为128*128为例，将数字微镜器件上的铝 镜分为128*128块，每块有6*6个铝镜，对应于图像中的一个像素单元；
[0059] 2. 4按上述pXq维随机矩阵设定数字微镜器件DMD7内部对应位置铝镜的角度，当 随机矩阵相应元素值为1时，将数字微镜器件DMD7对应位置的铝镜偏转+12° ;当随机矩 阵相应元素值为0时，将数字微镜器件DMD7对应位置的铝镜偏转-12°。
[0060] 步骤三，打开激光发射器4的光源，半透半反镜5将一部分激光反射给单元AH)探 测器8,将一部分激光透射过去对目标物体进行照射。
[0061] 步骤四，单元AH)探测器8接收到激光脉冲后，传给测时单元10,测时单元10记录 下此时脉冲到达的时刻t。。
[0062] 步骤五，达曼光栅6对透射的激光进行调制，形成强度高且能量分布均匀的阵列 光束，阵列光束照在目标物体12上。
[0063] 步骤六，将数字微镜器件DMD7对目标物体12的反射光进行采样。
[0064] 6. 1)目标物体12反射的光经汇聚透镜1照射在数字微镜器件DMD7上；
[0065] 6. 2)数字微镜器件DMD7内部偏转为+12°的铝镜将其上的入射光反射给汇聚透 镜2并传给8*8的APD阵列探测器9的对应单元，得到随机采样信号；数字微镜器件DMD7 内部偏转为-12°的铝镜将其上的入射光反射到吸收平面进行入射光吸收。
[0066] 步骤七，依8*8的AH)阵列探测器9的分辨