双像素压缩成像系统设计与实现

杨爱萍1，卜令勇1，郭岩松2，杨 扬3，侯正信1

(1. 天津大学电子信息工程学院，天津 300072；2. 清华大学微电子所，北京 100084；3. 展讯通信(天津)有限公司，天津 300457)

双像素压缩成像系统设计与实现

杨爱萍1，卜令勇1，郭岩松2，杨 扬3，侯正信1

(1. 天津大学电子信息工程学院，天津 300072；2. 清华大学微电子所，北京 100084；3. 展讯通信(天津)有限公司，天津 300457)

在深入研究单像素相机原理及结构的基础上，发现单像素相机存在固有的结构缺陷，需要预先测量和补偿操作，导致运算复杂、系统误差增大等问题．针对这些问题，对单像素相机结构进行改进，设计对称信号通路收集数字微镜器(DMD)阵列2个状态的反射光，然后将2路测量结果相减直接得到测量值．该方案简化了单像素相机的测量和计算过程，有效减少了系统误差；更为重要的是，双像素相机的测量矩阵相当于三值伪随机测量矩阵，相对于单像素相机的二值伪随机测量，可大大提高信号重建精度．基于双像素压缩成像系统方案，采用上海辛同公司开发的数字微镜阵列，搭建了成像系统硬件平台并进行测试，验证了系统的有效性．

压缩感知；单像素相机；双像素压缩成像

压缩感知(compressed sensing，CS)理论[1-2]是当前国际信息处理领域的研究热点，其理论研究在不断完善，应用研究也逐渐深入到信息处理的各个方面．其中，压缩成像是压缩感知应用中最重要的研究内容之一，但相对于压缩感知理论研究进展，其硬件实现还处于起步阶段，其中最成功的例子当属美国Rice大学研制的单像素数码相机[3-4]．围绕单像素相机，2008年，Chan等[5]提出单像素太赫兹相机，克服了传统太赫兹成像的不足；……