王蔚松，吴洪波，王灵杰，刘铭鑫，赵尚男，张 新*

（1.中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所光学系统先进制造技术重点实验室，吉林 长春 130033；2.中国科学院大学，北京 100049）

1 引 言

单像素成像（Single Pixel Imaging，SPI）作为新兴的计算成像技术，其利用结构光调制，仅使用一个不具备空间分辨能力的单像素探测器实现成像，能够感知微弱光强的变化，具有很高的探测效率［1］，随着硬件性能的提升，且价格相较于面阵探测器更便宜，SPI在不可见光波段如红外、X、荧光、太赫兹波段具有优势。SPI能够在时间维度上编码空间信息［2］，记 录一维的光强信号，因此具有极高的时间分辨率，可应用于时间域的成像［3］或发展超快成像领域［4-5］。

单像素成像是通过牺牲时间换取空间的成像方法，对场景需要进行大量的采样。采样的结构光基底分为非正交基底和正交基底，通过参考光（结构光）与信号光之间的关联运算进行成像［6–8］。使用随机散斑或者二进制图案作为非正交基底对光场进行编码，需要远大于重建图像分辨率的采样次数才能够恢复清晰的图像［9-10］，比 如Sun使 用 了106种随机图案进行了百万次测量来重建分辨率为256×192的图像［11］。即使使用空间光调制器件加快了调制速率，采样数量和成像时间仍是限制单像素成像技术应用的重要因素。压缩感知技术指出，低于奈奎斯特采样频率的信号也能够恢复原始信号［12］，基于压缩感知算法的单像素成像算法极大的降低采样次数，并且能够恢复低噪声和高质量的图像［13-16］。……