1.一種基于計算鬼成像的目標鑒定裝置,其特征在于包括鎖模激光器(1)、激光擴束鏡(2)、高速空間光調(diào)制器(3)、成像透鏡I(4)、成像透鏡II(6)、高速光電二極管(7)、計算機(8)和數(shù)字采集模塊(9),在計算鬼成像的光路發(fā)射端上,鎖模激光器(1)輸出端的中心軸線上依次放置激光擴束鏡(2)、高速空間光調(diào)制器(3)和成像透鏡I(4),所有光學中心吻合;高速空間光調(diào)制器(3)與成像透鏡I(4)的光軸相交,對激光光束進行調(diào)制后打到待測目標(5)上;高速光電二極管(7)放置在成像透鏡II(6)的后焦面上,從而使得經(jīng)待測目標(5)反射的光聚焦在高速光電二極管(7)的光敏面上;該高速光電二極管(7)的信號輸出端通過同軸電纜與數(shù)據(jù)采集模塊(9)的模擬輸入端連接,該數(shù)據(jù)采集模塊(9)進行采樣,將模擬信號轉換為數(shù)字信號,其輸出端與計算機(9)網(wǎng)絡端口連接,上傳數(shù)據(jù)采集結果,并在計算機中進行最后的目標鑒定處理。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于計算鬼成像的目標鑒定裝置,其特征在于激光擴束鏡(2)與鎖模激光器(1)輸出端的距離為激光擴束鏡(2)輸入負透鏡的一倍焦距。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于計算鬼成像的目標鑒定裝置,其特征在于激光擴束鏡(2)和高速空間光調(diào)制器(3)之間的距離調(diào)節(jié)至激光光束經(jīng)擴束后在高速空間光調(diào)制器(3)上形成的光斑大于高速空間光調(diào)制器(3)調(diào)制面的1.2~1.3倍。
4.據(jù)權利要求1所述的基于計算鬼成像的目標鑒定裝置,其特征在于高速光電二極管(7)的感光面與成像透鏡II(6)的距離為成像透鏡II(6)的焦距。
5.一種基于計算鬼成像的目標鑒定方法,其特征在于步驟如下:
第一步,極低采樣率的計算鬼成像:利用隨機產(chǎn)生的滿足均勻分布的0-1散斑對待鑒定目標進行空域采樣,此過程采樣率極低,約為5%奈奎斯特采樣極限下,采用計算鬼成像對目標進行重建,得到重建圖像Irecons;
第二步,采用非線性相關實現(xiàn)目標鑒定:利用極低采樣率下計算鬼成像的重建圖像Irecons與已知的標準圖像Istandard進行非線性相關,通過判別相關程度,如果相關圖像中出現(xiàn)尖峰,即可認為待測目標與已知標準圖像相符合,即實現(xiàn)目標鑒定。
6.根據(jù)權利要求5所述的基于計算鬼成像的目標鑒定方法,其特征在于極低采樣率的計算鬼成像步驟如下:對于每一個待鑒定目標I,通過高速空間光調(diào)制器(3)產(chǎn)生的r個隨機散斑對其進行照明;這樣,對于每一次隨機散斑的照明,都有r個輸出信號y和r個隨機散斑與之相對應,將此過程寫成矩陣的形式,即成像方程為
y=Ax+e (1)
其中,x是待測目標的矩陣一維排列,A∈r×n是r個隨機散斑對應的矩陣,稱為采樣矩陣,n=M×N,M,N分別是空間光調(diào)制器的橫軸和縱軸方向的像素數(shù);A中每一行是對應隨機散斑的矩陣一維排列,e是測量噪聲;在采樣率極低的情況下,對公式(1)進行計算鬼成像運算,得到無法辨識的重建圖像Irecons,計算鬼成像具體數(shù)學表達為<A·y>-<A><y>,其中,<·>表示加權平均。
7.根據(jù)權利要求5所述的基于計算鬼成像的目標鑒定方法,其特征在于采用非線性相關實現(xiàn)目標鑒定步驟如下:由于采樣極低,通過計算鬼成像重建的圖像Irecons信噪比很低,將重建圖像Irecons與標準圖像Istandard作非線性相關測試,即:
其中,S1=FT(Irecons(x,y))是重建圖像的二維傅里葉變換形式,S2=FT(Istandard(x,y))是標準圖像的二維傅里葉變換形式,k是非線性系數(shù),F(xiàn)T是二維傅里葉變換,IFT是二維傅里葉逆變換,x和y是圖像的橫縱坐標,通過非線性相關測試的峰值的顯著程度,如果相關圖像中出現(xiàn)尖峰,即可認為待測目標與已知標準圖像相符合,即實現(xiàn)目標鑒定。