CN103234479A

CN103234479A - 基于压缩感知脉冲编码调制的三维信息获取装置和方法

Info

Publication number: CN103234479A
Application number: CN201310125563.9A
Authority: CN
Inventors: 刘旭; 李东; 李海峰; 夏新星; 王金成; 刘向东
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2013-04-10
Filing date: 2013-04-10
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2033-04-10
Also published as: CN103234479B

Abstract

本发明公开了一种基于压缩感知脉冲编码调制的三维信息获取方法，包括：脉冲激光光源发出脉冲激光照射目标景物并成像到空间光调制器上，然后根据加载其上的二维随机调制图像对目标景物图像进行编码调制；并将调制后图像的光强会聚后得到调制后的不同距离回波的总光强，并由单点探测器接收；利用高速数据采集模块采集单点探测器探测的不同距离回波的总光强；再用一维随机调制矩阵调制不同距离回波的总光强并求和，得到两次调制后的所有距离回波的总光强，重复上述步骤对目标景物进行多次测量，得到多次测量的回波总光强，最后利用压缩感知算法进行一次计算完成目标景物三维信息的获取。本发明还公开了一种基于压缩感知脉冲编码调制的三维信息获取装置。

Description

基于压缩感知脉冲编码调制的三维信息获取装置和方法

技术领域

本发明涉及三维信息获取领域，尤其涉及一种基于压缩感知脉冲编码调制的三维信息获取装置和方法。

背景技术

三维信息的获取如今已经广泛用于三维建模，目标探测等领域，并且已经发展出来各种各样的方法，各有其优缺点及使用范围。如今比较流行的有：

基于计算机视觉的方法，可以从二维的图形获取三维信息，可以实现对大视场三维信息的获取；利用飞行时间法，在一定范围内对目标物体进行扫描，在获取二维信息的同时得到探测脉冲的飞行时间，从而获取目标物体的深度信息，其图像获取速度和分辨率受限于扫描速度和扫描点数；使用结构光对于目标物体进行主动式的测量，扫描速度快，测量精度高，比较适用于室内物体表面反射情况比较好的场合；在远距离三维信息获取上主要采用切片法，对回波信号切片后分别计算不同距离的二维信息，通过多次计算完成三维重构。

基于计算机视觉的方法、结构光法都不适用于远距离三维信息的获取，飞行时间法受限于扫描速度和扫描点数，并且容易受到传播过程中环境的影响，远距离三维信息的获取结果不理想，而切片法需要根据切片次数多次进行压缩感知计算，计算速度慢且繁琐。

压缩感知理论是关于信号采样和数据处理的一门新兴的理论，它指出在一定的条件下，用远低于Nyquist采样定理要求的采样次数对信号进行采样时，也能很好的恢复出原始信号，它可以将图像的压缩采集和压缩过程合二为一。通过M次的测量可以还原N维的信号(M＜N)。压缩感知理论的核心内容有两点：目标信号的稀疏表达和测量的非相干性。对于有长度为N的实数信号x(n)，可以进行稀疏变换

或者x＝Ψθ。Ψ为相应的稀疏基矩阵。压缩感知并不直接对信号x(n)进行测量，而是通过一个随机投影矩阵Φ进行测量y＝Φx。Φ是一个M×N维的矩阵，每一行是一个基向量

表示对信号x(n)进行一次线性的测量。M表示测量次数，并且满足M<N。由于x可以在Ψ域进行稀疏表示，所以上式也可以表示为y＝Φx＝ΦΨ^Tθ。求解此方程的问题可以表示为求最小1范数的优化问题：

约束条件为

可用的算法有基追踪算法，贪婪追踪算法，凸松弛法，组合算法，TV算法等。

目前还没有将压缩感知理论应用于空间三维编码调制的三维信息获取领域的文献报道。

发明内容

本发明基于压缩感知使用一个空间光调制器对图像二维编码调制并利用一维随机调制向量对不同距离总光强进行编码调制，最后通过一次压缩感知算法实现三维信息获取。

一种基于压缩感知脉冲编码调制的三维信息获取装置，包括：脉冲激光模块、图像生成加载模块、成像系统、空间光调制器、会聚透镜、单点探测器、高速数据采集模块和计算存储模块；

所述脉冲激光模块发出脉冲激光并投射到目标景物上；

所述图像生成加载模块生成多次测量加载的二维随机调制图像，并将二维随机调制图像传递给所述空间光调制器；

所述成像系统用于收集所述目标景物的漫反射光，并将目标景物成像到空间光调制器上；

所述空间光调制器根据加载其上的二维随机调制图像对得到的目标景物的图像进行编码调制；

所述会聚透镜将目标景物图像调制后的光强会聚得到调制后的不同距离回波的总光强；

所述单点探测器用于探测所述会聚透镜会聚得到不同距离回波的总光强；

所述高速数据采集模块用于采集单点探测器多次探测得到的不同距离回波的总光强；

所述计算存储模块根据多次探测得到的不同距离回波的总光强，利用压缩感知算法完成三维信息获取。

所述空间光调制器为透射型空间光调制器或反射型空间光调制器。反射型空间光调制器可以为反射型的硅上液晶器件（LCOS）或者反射型的数字微镜器件(DMD)等，优选为反射型的数字微镜器件(DMD)。

所述成像系统为望远系统、显微系统或照相系统。成像系统用于采集目标景物的漫反射光，并将目标景物成像在空间光调制器上。

所述图像生成加载模块内设有同步模块，实现每切换一张图像脉冲激光模块发一个脉冲激光，由于需要多次采样，同步模块实现图像生成加载模块和脉冲激光的同步。

所述高速数据采集模块和脉冲激光模块之间连接有同步探测模块。

高速数据采集模块为两路信号同时采集，同步探测模块实现脉冲激光模块每发一个脉冲光后两路同步采集光强数据，所述同步探测模块包括探测器和收集透镜或透镜组。

所述脉冲激光模块包括脉冲激光光源、扩束镜和分光棱镜。

本发明还提供了一种基于压缩感知脉冲编码调制的三维信息获取方法，包括以下步骤：

（1）脉冲激光光源发出脉冲激光照射目标景物；

（2）目标景物经成像系统成像到空间光调制器上，空间光调制器根据加载其上的二维随机调制图像对得到的目标景物的图像进行编码调制；

（3）将目标景物调制后图像的光强会聚后得到调制后的不同距离回波的总光强，并由单点探测器接收；

（4）利用高速数据采集模块采集单点探测器探测的不同距离回波的总光强；

（5）重复步骤（1）～（4）对目标景物进行M次测量，得到M次测量的回波总光强，最后利用压缩感知算法完成目标景物三维信息的获取。

在步骤（4）中，需要对高速数据采集模块每次采集的不同距离回波的总光强进行一维随机编码调制，其中，一维随机调制向量为B=1×r，r为一维随机调制向量元素数。

所述M为小于二维随机调制图像总像素数和一维随机调制向量元素数的乘积的自然数。

在步骤（5）中，利用压缩感知算法完成目标景物三维信息获取的具体方法为：

（1）设定二维随机调制图像总像素数A=p×q，p为二维随机调制图像的横向分辨率，q为二维随机调制图像的纵向分辨率；一维随机调制向量B=1×r，目标景物的测量次数为M，生成一个M×A维的矩阵Φ₁和一个M×B维的矩阵Φ₂，利用矩阵Φ₁生成M幅二维随机调制图像Φ₁（i），利用矩阵Φ₂生成M个一维随机调制向量Φ₂（j），其中i，j=1,2,3,4…M；

Φ_{1} = [\begin{matrix} A_{1} (1,1) & A_{1} (1,2) & \cdot \cdot \cdot & A_{1} (p, q) \\ A_{2} (1,1) & A_{2} (1,2) & \cdot \cdot \cdot & A_{2} (p, q) \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ A_{M} (1,1) & A_{M} (1,2) & \cdot \cdot \cdot & A_{M} (p, q) \end{matrix}] = [\begin{matrix} Φ_{1} (1) \\ Φ_{1} (2) \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ Φ_{1} (M) \end{matrix}]

Φ_{2} = [\begin{matrix} B_{1} (1,1) & B_{1} (1,2) & \cdot \cdot \cdot & B_{1} (1, r) \\ B_{2} (1,1) & B_{2} (1,2) & \cdot \cdot \cdot & B_{2} (1, r) \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ B_{M} (1,1) & B_{M} (1,2) & \cdot \cdot \cdot & B_{M} (1, r) \end{matrix}] = [\begin{matrix} Φ_{2} (1) \\ Φ_{2} (2) \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ Φ_{2} (M) \end{matrix}]

其中，A_i(m,n)为第i幅二维随机调制图像中的图像元素，m=1,2,3…p，n=1,2,3…q；B_i（1,s）为第i个一维随机调制向量中的元素，s=1,2,3…r；

（2）空间光调制器依次在脉冲信号光中加载第i幅二维随机调制图像，得到带有第i幅二维随机调制图像信息的调制脉冲信号光；调制后的脉冲信号光被单点探测器探测并由高速数据采集模块第i次采集得到不同距离回波的总光强，第i次采集到的不同距离回波的总光强乘以第i个一维随机调制向量并求和，得到第i次测量两次调制后的所有距离回波的总光强y_i，其中i=1,2,3,4…M；

（3）通过矩阵Φ₁和Φ₂得到测量矩阵Φ为M×（A×B）维的二维矩阵；

Φ = [\begin{matrix} B_{1} (1,1) {\cdot Φ}_{1} (1) & B_{1} (1,2) {\cdot Φ}_{1} (1) & \cdot \cdot \cdot & B_{1} (1, r) \cdot \cdot Φ_{1} (1) \\ B_{2} (1,1) \cdot Φ_{1} (2) & B_{2} (1,2) {\cdot Φ}_{1} (2) & \cdot \cdot \cdot & B_{2} (1, r) \cdot Φ_{1} (2) \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ B_{M} (1,1) \cdot \cdot Φ_{1} (M) & B_{M} (1,2) \cdot Φ_{1} (M) & \cdot \cdot \cdot & B_{M} (1, r) \cdot Φ_{1} (M) \end{matrix}]

（4）经过M次测量，M次测量总光强记为Y；

Y = [\begin{matrix} y_{1} \\ y_{2} \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ y_{M} \end{matrix}]

其中，y_i为第i次测量两次调制后的所有距离回波的总光强；

（5）最后根据Y=ΦX反算出目标物体的三维信息X。

最后对M次测量回波的总光强数据列Y进行压缩感知计算时满足关系如下：

Y = [\begin{matrix} y_{1} \\ y_{2} \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ y_{M} \end{matrix}] = [\begin{matrix} B_{1} (1,1) \cdot Φ_{1} (1) & B_{1} (1,2) \cdot Φ_{1} (1) & \cdot \cdot \cdot & B_{1} (1, r) \cdot Φ_{1} (1) \\ B_{2} (1,1) \cdot Φ_{1} (2) & B_{2} (1,2) \cdot Φ_{1} (2) & \cdot \cdot \cdot & B_{2} (1, r) \cdot Φ_{1} (2) \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ B_{M} (1,1) \cdot Φ_{1} (M) & B_{M} (1,2) \cdot Φ_{1} (M) & \cdot \cdot \cdot & B_{M} (1, r) \cdot Φ_{1} (M) \end{matrix}] [\begin{matrix} x_{1,1} \\ x_{1,2} \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ x_{1, A} \\ x_{2,1} \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ x_{2, A} \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ x_{B, 1} \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ x_{B, A} \end{matrix}] = ΦX

其中，x_j,i为第j个距离上二维图像的第i个像素；利用压缩感知算法得到每个距离上的二维信息，即得到目标景物的三维信息X。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

本发明的基于压缩感知脉冲编码调制的三维信息获取装置不需要对回波信号切片进行多次压缩感知计算，而是利用一维随机编码向量对采集模块采集到的回波信号进行编码调制，然后将调制后的不同距离的光强相加得到所有距离回波的总光强，利用压缩感知算法进行一次计算获得目标景物的三维信息，该系统采用单点探测器，三维信息获取过程测量时间较短。利用压缩感知算法进一步缩短了测量时间，因此利用本发明的方法可快速获得目标景物的三维信息。

附图说明

图1是本发明的空间光调制器采用反射型空间光调制器的基于压缩感知脉冲编码调制的三维信息获取装置的组成图。

图2是本发明的基于压缩感知脉冲编码调制的三维信息获取装置的同步时序图。

图3是空间光调制器加载的二维满足伯努利分布的0,1二值图像。

图4是本发明的空间光调制器采用透射型空间光调制器的基于压缩感知脉冲编码调制的三维信息获取装置的组成图。

图5是本发明基于压缩感知脉冲编码调制的三维信息获取方法的具体实现流程图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图来详细说明本发明。

实施例1

如图1所示，一种基于压缩感知脉冲编码调制的三维信息获取装置，该装置中空间光调制器采用反射型空间光调制器，这里的反射型空间光调制器可以为反射型的硅上液晶器件（LCOS）或者反射型的数字微镜器件（DMD）等，在本实施例中优选为反射型的数字微镜器件（DMD）。

上述的三维信息获取装置包括：脉冲激光光源1、成像系统2、DMD空间光调制器3、会聚透镜4、单点探测器5、图像生成加载模块6、高速数据采集模块7、计算存储模块8、同步探测模块9和分光棱镜10。

脉冲激光光源1发出脉冲激光照射目标景物，成像系统2收集目标景物的漫反射光，DMD空间光调制器3位于成像系统的像面上，所以目标景物的像将成在DMD空间光调制器3上，DMD空间光调制器3前面一般还加有TIR棱镜以调整光路空间布置。

图像生成加载模块6用于生成一幅随机二维编码图像Φ₁（i），并将其加载到DMD空间光调制器3上。由于DMD空间光调制器3上微镜阵元并不是平行于像面，而是与像面形成一定的夹角，所以由DMD空间光调制器3反射的光束并不是沿着入射光路射出。

随机二维编码图像Φ₁（i）和目标景物的像相互作用后由DMD空间光调制器3反射，反射出的光束经会聚透镜4并由单点探测器5接收不同距离回波的总光强，高速数据采集模块6采集单点探测器探测的不同距离回波的总光强。

高速数据采集模块6对采集得到的不同距离回波的总光强进行一维随机编码调制，一维随机调制向量为B=1×r，r为一维随机调制向量元素数。高速数据采集模块6第i次采集到的数据乘以第i个一维随机调制向量Φ₂（i）并求和，得到两次调制后的所有距离回波的总光强信息y_i。

重复上述的步骤，多次测量之后，利用图像生成加载模块6里存储的二维随机图像Φ₁（i）和已知的一维随机调制向量Φ₂（i）和高速数据采集模块7里得到两次调制后的所有距离回波的总光强信息y_i，利用压缩感知算法进行一次计算，就可以得到目标景物的三维信息。

如图2所示，为实现数据的同步更新，图像生成加载模块6和脉冲激光光源1设有同步模块，实现加载一幅二维随机图像脉冲激光光源发出一个脉冲光，高速数据采集模块7和脉冲激光光源1间同样设有同步探测模块9，实现脉冲激光光源每发出一个脉冲光高速数据采集模块7对两路光进行同步采集。

如图3所示，二维随机调制图像Φ₁（i）是满足伯努利分布的二维0,1随机图像，一维随机调制向量Φ₂（j）是满足伯努利分布的一维0,1随机向量。

如图5所示，利用压缩感知计算目标景物的三维信息的过程为：

（1）设定二维随机调制图像总像素数A=p×q，p为二维随机调制图像的横向分辨率，q为二维随机调制图像的纵向分辨率；

一维随机编码向量B=1×r，目标景物的测量次数为M，生成一个M×A维的矩阵Φ₁和一个M×B维的矩阵Φ₂，利用矩阵Φ₁生成M幅二维随机调制图像Φ₁（i），利用矩阵Φ₂生成M个一维随机调制向量Φ₂（j），其中i，j=1,2,3,4…M；

Φ_{1} = [\begin{matrix} A_{1} (1,1) & A_{1} (1,2) & \cdot \cdot \cdot & A_{1} (p, q) \\ A_{2} (1,1) & A_{2} (1,2) & \cdot \cdot \cdot & A_{2} (p, q) \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ A_{M} (1,1) & A_{M} (1,2) & \cdot \cdot \cdot & A_{M} (p, q) \end{matrix}] = [\begin{matrix} Φ_{1} (1) \\ Φ_{1} (2) \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ Φ_{1} (M) \end{matrix}]

Φ_{2} = [\begin{matrix} B_{1} (1,1) & B_{1} (1,2) & \cdot \cdot \cdot & B_{1} (1, r) \\ B_{2} (1,1) & B_{2} (1,2) & \cdot \cdot \cdot & B_{2} (1, r) \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ B_{M} (1,1) & B_{M} (1,2) & \cdot \cdot \cdot & B_{M} (1, r) \end{matrix}] = [\begin{matrix} Φ_{2} (1) \\ Φ_{2} (2) \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ Φ_{2} (M) \end{matrix}]

Φ = [\begin{matrix} B_{1} (1,1) \cdot Φ_{1} (1) & B_{1} (1,2) \cdot Φ_{1} (1) & \cdot \cdot \cdot & B_{1} (1, r) \cdot Φ_{1} (1) \\ B_{2} (1,1) \cdot Φ_{1} (2) & B_{2} (1,2) \cdot Φ_{1} (2) & \cdot \cdot \cdot & B_{2} (1, r) \cdot Φ_{1} (2) \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ B_{M} (1,1) \cdot Φ_{1} (M) & B_{M} (1,2) \cdot Φ_{1} (M) & \cdot \cdot \cdot & B_{M} (1, r) \cdot Φ_{1} (M) \end{matrix}]

（4）经过M次测量，M次测量总光强记为Y；

Y = [\begin{matrix} y_{1} \\ y_{2} \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ y_{M} \end{matrix}]

其中，y_i为两次调制后的所有距离回波的总光强；

（5）最后对M次测量总光强数据列Y进行压缩感知计算时满足关系如下：

Y = [\begin{matrix} y_{1} \\ y_{2} \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ y_{M} \end{matrix}] = [\begin{matrix} B_{1} (1,1) \cdot Φ_{1} (1) & B_{1} (1,2) \cdot Φ_{1} (1) & \cdot \cdot \cdot & B_{1} (1, r) \cdot Φ_{1} (1) \\ B_{2} (1,1) \cdot Φ_{1} (2) & B_{2} (1,2) \cdot Φ_{1} (2) & \cdot \cdot \cdot & B_{2} (1, r) \cdot Φ_{1} (2) \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ B_{M} (1,1) \cdot Φ_{1} (M) & B_{M} (1,2) \cdot Φ_{1} (M) & \cdot \cdot \cdot & B_{M} (1, r) \cdot Φ_{1} (M) \end{matrix}] [\begin{matrix} x_{1,1} \\ x_{1,2} \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ x_{1, A} \\ x_{2,1} \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ x_{2, A} \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ x_{B, 1} \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ x_{B, A} \end{matrix}] = ΦX

x_j,i为第j个距离上二维图像的第i个像素；利用压缩感知算法进行一次计算得到每个距离上的二维信息，即得到目标景物的三维信息X。

实施例2

如图4所示，是空间光调制器采用透射型空间光调制器的基于压缩感知的三维信息获取系统。这里透射型空间光调制器可以是透射型的硅上液晶器件（LCOS）等。图4中以透射型液晶器件为例，包括脉冲激光光源1、成像系统2、透射型空间光调制器11、会聚透镜4、单点探测器5、图像生成加载模块6、高速数据采集模块7、计算存储模块8、同步探测模块9和分光棱镜10。

本系统中，采用透射型空间光调制器11作为空间光调制器，脉冲激光光源1发出脉冲激光照射目标景物，成像系统2收集目标景物的漫反射光，透射型空间光调制器11位于成像系统的像面上，所以目标景物的像将成在透射型空间光调制器11上。由图像生成加载模块6生成一幅随机二维编码图像Φ₁（i）并将其加载到透射型空间光调制器11上。随机二维编码图像Φ₁（i）和目标景物的像相互作用后由透射型空间光调制器11透射，由会聚透镜4会聚并由单点探测器5接收不同距离回波的总光强，高速数据采集模块采集单点探测器探测的不同距离回波的总光强，采集卡第i次采集到的数据乘以第i个一维随机调制向量并求和，得到两次调制后的所有距离回波的总光强信息y_i多次测量之后，利用图像生成加载模块6里存储的二维随机图像Φ₁（i）和已知的一维随机调制向量Φ₂（i）和高速数据采集模块7里得到两次调制后的所有距离回波的总光强信息y_i，利用压缩感知算法进行一次计算，就可以得到目标景物的三维信息。

Claims

1.一种基于压缩感知脉冲编码调制的三维信息获取装置，其特征在于，包括：脉冲激光模块、图像生成加载模块（6）、成像系统（2）、空间光调制器（3）、会聚透镜（4）、单点探测器（5）、高速数据采集模块（7）和计算存储模块（8）；

所述脉冲激光模块发出脉冲激光并投射到目标景物上；

所述图像生成加载模块（6）生成多次测量加载的二维随机调制图像，并将二维随机调制图像传递给所述空间光调制器（3）；

所述成像系统（2）用于收集所述目标景物的漫反射光，并将目标景物成像到空间光调制器（3）上；

所述空间光调制器（3）根据加载其上的二维随机调制图像对得到的目标景物的图像进行编码调制；

所述会聚透镜（4）将目标景物图像调制后的光强会聚得到调制后的不同距离回波的总光强；

所述单点探测器（5）用于探测所述会聚透镜（4）会聚得到不同距离回波的总光强；

所述高速数据采集模块（7）用于采集单点探测器（5）多次探测得到的不同距离回波的总光强；

所述计算存储模块（8）通过对多次探测得到的不同距离回波的总光强进行一维编码调制，利用压缩感知算法完成三维信息获取。

2.如权利要求1所述的基于压缩感知脉冲编码调制的三维信息获取装置，其特征在于，所述空间光调制器（3）为透射型空间光调制器或反射型空间光调制器。

3.如权利要求2所述的基于压缩感知脉冲编码调制的三维信息获取装置，其特征在于，所述的成像系统（2）为望远系统、显微系统或照相系统。

4.如权利要求3所述的基于压缩感知脉冲编码调制的三维信息获取装置，其特征在于，所述图像生成加载模块（6）内设有同步模块，实现每切换一张图像所述脉冲激光模块发一个脉冲激光。

5.如权利要求4所述的基于压缩感知脉冲编码调制的三维信息获取装置，其特征在于，所述高速数据采集模块（7）和脉冲激光模块之间连接有同步探测模块（9）。

6.如权利要求1所述的基于压缩感知脉冲编码调制的三维信息获取装置，其特征在于，所述脉冲激光模块包括脉冲激光光源（1）、扩束镜和分光棱镜（10）。

7.一种基于压缩感知脉冲编码调制的三维信息获取方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）脉冲激光光源发出脉冲激光照射目标景物；

8.如权利要求7所述的基于压缩感知脉冲编码调制的三维信息获取方法，其特征在于，在步骤（4）中，需要对高速数据采集模块每次采集的不同距离回波的总光强进行一维随机编码调制，其中，一维随机调制向量为B=1×r，r为一维随机调制向量元素数。

9.如权利要求8所述的基于压缩感知脉冲编码调制的三维信息获取方法，其特征在于，所述M为小于二维随机调制图像总像素数和一维随机调制向量元素数的乘积的自然数。

10.如权利要求9所述的基于压缩感知脉冲编码调制的三维信息获取方法，其特征在于，在步骤（5）中，利用压缩感知算法完成目标景物三维信息获取的具体方法为：

Φ_{1} = [\begin{matrix} A_{1} (1,1) & A_{1} (1,2) & \cdot \cdot \cdot & A_{1} (p, q) \\ A_{2} (1,1) & A_{2} (1,2) & \cdot \cdot \cdot & A_{2} (p, q) \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ A_{M} (1,1) & A_{M} (1,2) & \cdot \cdot \cdot & A_{M} (p, q) \end{matrix}] = [\begin{matrix} Φ_{1} (1) \\ Φ_{1} (2) \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ Φ_{1} (M) \end{matrix}]

Φ_{2} = [\begin{matrix} B_{1} (1,1) & B_{1} (1,2) & \cdot \cdot \cdot & B_{1} (1, r) \\ B_{2} (1,1) & B_{2} (1,2) & \cdot \cdot \cdot & B_{2} (1, r) \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ B_{M} (1,1) & B_{M} (1,2) & \cdot \cdot \cdot & B_{M} (1, r) \end{matrix}] = [\begin{matrix} Φ_{2} (1) \\ Φ_{2} (2) \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ Φ_{2} (M) \end{matrix}]

Φ = [\begin{matrix} B_{1} (1,1) \cdot Φ_{1} (1) & B_{1} (1,2) \cdot Φ_{1} (1) & \cdot \cdot \cdot & B_{1} (1, r) \cdot Φ_{1} (1) \\ B_{2} (1,1) \cdot Φ_{1} (2) & B_{2} (1,2) \cdot Φ_{1} (2) & \cdot \cdot \cdot & B_{2} (1, r) \cdot Φ_{1} (2) \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ B_{M} (1,1) \cdot Φ_{1} (M) & B_{M} (1,2) \cdot Φ_{1} (M) & \cdot \cdot \cdot & B_{M} (1, r) \cdot Φ_{1} (M) \end{matrix}]

（4）经过M次测量，M次测量总光强记为Y；

Y = [\begin{matrix} y_{1} \\ y_{2} \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ y_{M} \end{matrix}]

其中，y_i为第i次测量两次调制后的所有距离回波的总光强；

（5）最后根据Y=ΦX反算出目标物体的三维信息X。