一种基于逐像素编码曝光的高速高分辨率成像方法与流程

技术特征：

1.一种基于逐像素编码曝光的高速高分辨率成像方法，其中，所用成像系统为由数字微镜器件DMD、电荷耦合元件CCD、第一透镜组(1)、第二透镜组(2)和处理器构成的线性空间不变的DMD相机；所述数字微镜器件DMD形成一DMD平面，所述电荷耦合元件CCD形成一CCD像平面，所述DMD平面与所述CCD像平面平行；所述第一透镜组(1)是变焦透镜组，所述第一透镜组(1)处于由所述数字微镜器件DMD和电荷耦合元件CCD之间所形成的主光轴上，所述第一透镜组(1)用以将DMD面所成的像完整投影到CCD像平面，所述数字微镜器件DMD中的每一个微镜与电荷耦合元件CCD中的每一个像元一一对应；所述第二透镜组(2)是一个定倍成像物镜，用以将被测物完整成像在所述DMD平面上，从而确定DMD相机的视场范围和工作距离；所述数字微镜器件DMD、第二透镜组(2)和被测物三者之间的位置关系满足斜置场面成像条件，被测物平面与DMD平面相对于第二透镜组(2)互为共轭；所述主光轴与所述第二透镜组(2)所在光轴之间的夹角为24°，上述数字微镜器件DMD、电荷耦合元件CCD、第一透镜组(1)和处理器组成一光电反馈系统；其特征在于：

该成像系统的成像方法包括以下步骤：

步骤一、在所述DMD平面上，每个DMD编码图案看作是一个DMD掩膜，每个DMD掩膜划分为m个互不重叠的曝光组，每个曝光组中包含n个曝光元素；设定每个曝光元素在同一曝光组中具有不同的编号，而相同位置的曝光元素在不同的曝光组中具有相同的编号；

步骤二、在DMD相机的一个曝光周期T内，通过控制数字微镜器件DMD中微镜的偏转，分别实现对N个不同的DMD掩膜中具有相同编号的曝光元素同时曝光，而不同编号的曝光元素依次曝光，从而实现逐像素编码曝光，逐像素编码曝光调制函数表示如下：

式(6)中，Mi(x,y,t)表示DMD掩膜函数，DMD掩膜曝光时间为ti ms；

入射光线经数字微镜器件DMD逐像素编码曝光后，将曝光时间信息嵌入到一编码曝光图像中，所述编码曝光图像保存有DMD相机的分辨率，所述编码曝光图像的光强函数V’(x,y)表示如下：

式(7)中，(s,t)和(x,y)分别表示被测物的物平面和CCD像平面上二维空间坐标；f(s,t)表示被测物的图像；h(x,y；s,t)表示该DMD相机的光学传递函数；

步骤三、在编码曝光图像中，根据上述m个曝光组中的各像素灰度分布特征，对其编码曝光后的曝光组中的曝光元素作升序排列，并对所排曝光元素依次标上1，2，3，……，n-1，n；将上述所有曝光组中排序编号为1的像素组合成子帧1，将所有曝光组中排序编号为2的像素组合成子帧2，依次类推，直到组合完成子帧n，获得了提高n倍时间分辨率的n幅子帧。

2.根据权利要求1所述基于逐像素编码曝光的高速高分辨率成像方法，其特征在于：

步骤二中：为实现N个不同的DMD掩膜在一个DMD相机曝光周期T内依次完成曝光，则DMD相机曝光周期T与单个DMD掩膜的曝光时间ti有如下关系：

T＝ti·N+△t (8)

式(8)中，Δt表示电荷耦合元件CCD帧读取时间。