CN105242281A - 基于apd阵列的三维激光成像系统及方法 - Google Patents

Abstract

基于APD阵列的三维激光成像系统及方法，该系统包括激光发射器，固定在激光发射器出光端的半透半反镜，固定于半透半反镜透射光路上的达曼光栅，目标物体固定于达曼光栅出光端，固定于目标物体反射光路上的第一汇聚透镜，固定于第一汇聚透镜汇聚光路上的数字微镜器件DMD，固定于数字微镜器件DMD反射光路上的第二汇聚透镜，固定于第二汇聚透镜汇聚光路上的8×8的APD阵列探测器；固定于半透半反镜反射光路上的第三汇聚透镜，固定于第三汇聚透镜汇聚光路上的单元APD探测器；与单元APD探测器和8×8的APD阵列探测器连接的测时电路，与测时电路和数字微镜器件DMD连接的计算机处理模块；本发明还公开了成像方法；能够以低分辨率的APD传感器阵列同时获得高分辨率的距离像和强度像，突破传感器阵列的限制。

Description

基于APD阵列的三维激光成像系统及方法

技术领域

本发明涉及压缩感知三维成像技术领域，尤其涉及基于压缩感知的三维成像系统及成像方法。

背景技术

信息获取是信息科学的重要分支，其中三维信息的获取尤为重要。和二维图像相比，三维图像能够能够更加全面地表示物体，提供更加丰富的信息如距离、方位、大小和姿态等，这使得三维成像在导航、考古、测量、检测和城市建模等多个领域有广泛应用。

传统的三维成像主要有两种：被动式三维成像和主动式三维成像。被动式三维成像是基于计算机视觉的方法，仿照人类利用双目线索感知距离的方法，需要在同一场景的不同位置拍摄两幅或两幅以上的图像，通过计算空间点在两幅图像的视差，获取空间点的三维信息。由于被动三维成像对光照及物体形态的先验认识有极大的依赖性，使其在某些场合有极大的局限性。而且被动式三维成像还会因为视角的不同和物体的遮挡丢失信息，对其恢复的精确性也有一定影响。

主动式三维成像的一种方式是点扫描。扫描方式需要精密的光机电扫描装置，系统体积大，成本高，且成像分辨率受点扫描效率较大，一般难以满足高分辨率和高成像速率，同时还面临着海量数据存储和传输等难以突破的瓶颈。

面阵探测也是主动式三维成像的一种方式，成像精度受面阵分辨率影响较大，同时这种方法还面临着传感器阵列制造工艺的限制。以APD阵列探测器为例，目前基于APD阵列的探测器主要由国外制造，而大面阵的探测器被限制进口，目前市场上能得到的APD阵列大小是8*8，无法获得更大面阵的APD阵列，这就极大地限制了基于APD阵列的成像精度，如何用低分辨率的传感器阵列高速获取高精度的图像成为一个亟待解决的问题。

近几年出现的压缩感知理论为解决上述问题提供了新思路，而且目前将压缩感知应用于三维成像的研究还很少。它将信号的采集与压缩合二为一，每次测量多重传输了若干个点的信息。当采样频率远远低于奈奎斯特采样定理的要求时，不需要知道每个点的具体信息，就可以以极大的准确率恢复出原始稀疏信号。当原始信号为非稀疏信号时，应将原始信号变换为某个频域的稀疏信号。用压缩感知重构算法恢复出频域的稀疏信号后，可进一步通过反变换恢复出原始信号。压缩感知可以极大地减少数据量，更加利于传输和存储。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于压缩感知的三维成像系统及成像方法，能够以低分辨率的APD传感器阵列同时获得高分辨率的距离像和强度像，突破传感器阵列的限制，成像效果更好，速度更快，同时又不受光照、视角等外部条件的影响，数据量大为精简，更加利于传输和存储。

实现本发明目的的技术思路是：利用激光发射器发射脉宽足够大的脉冲覆盖整个目标，用单元APD探测器探测半透半反镜反射的激光脉冲，用APD阵列探测器探测数字微镜器件反射的激光脉冲。由测时电路鉴别数字微镜器件的反射光脉冲和半透半反镜的反射光脉冲到达的时间，计算时间间隔，即可得到目标各点的距离信息。利用数字微镜器件对目标的反射光进行随机采样，以减少整个过程的数据量，最后利用现有的压缩感知重构算法(BP或OMP)可恢复出目标的距离像。根据APD阵列探测器探测得到的光强，由压缩感知重构算法(BP或OMP)可恢复出强度像。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

基于APD阵列的三维激光成像系统，包括激光发射器4，固定在激光发射器4出光端的半透半反镜5，入射光以45°角入射于半透半反镜5，固定于半透半反镜5透射光路上的达曼光栅6，目标物体12固定于达曼光栅6的出光端，固定于目标物体12反射光路上的第一汇聚透镜1，固定于第一汇聚透镜1汇聚光路上的数字微镜器件DMD7，固定于数字微镜器件DMD7反射光路上的第二汇聚透镜2，固定于第二汇聚透镜2汇聚光路上的8*8的APD阵列探测器9；固定于半透半反镜5反射光路上的第三汇聚透镜3，固定于第三汇聚透镜3汇聚光路上的单元APD探测器8；与所述单元APD探测器8和8*8的APD阵列探测器9连接的测时电路10，与测时电路10和数字微镜器件DMD7连接的计算机处理模块11。

激光发射器4，以高频率发射脉宽足够大的脉冲以覆盖整个目标，便于得到整个目标的三维信息；

半透半反镜5，将激光器发射的激光一部分透射过去，一部分反射给单元APD探测器，以便得到阵列探测器和单元探测器测得信号的时间差；

达曼光栅6，用于在后场形成高强度且能量分布均匀的阵列光束，减少光束能量分布不均对测距的影响，消除激光相干性和灰尘造成的散斑噪声，提高能量利用率，更加易于实现小型化、轻型化和低功耗；

数字微镜器件DMD7，对目标物体上的反射光进行随机采样，二进制随机矩阵的元素即对应数字微镜器件的铝镜，当矩阵元素值为+1时，数字微镜器件对应位置的铝镜偏转+12°，将激光反射到汇聚透镜2并传给APD阵列探测器；当矩阵元素值为-1时，数字微镜器件对应位置的铝镜偏转-12°，将其上的入射光反射到吸收平面进行入射光吸收；

8*8的APD阵列探测器9，接收数字微镜器件反射回来的激光信号并转化为电信号，传给测时电路进行时刻鉴别；

单元APD探测器8，探测半透半反镜反射的激光信号并转换为电信号，传给测时电路进行时刻鉴别；

测时电路10，鉴别APD阵列探测器和单元APD探测器探测得到的激光脉冲的到达时刻，计算时间间隔，从而求出目标各点的距离信息；采用已有专利：一种新型时刻鉴别电路(申请公布号：CN103297003A)中公布的电路结构和时刻鉴别方法，采用同一个后续处理电路处理发出和接收的激光信号，而不是将其分别送入两套不同的后续处理电路，可以消除不同电路中电子元件和芯片所带来的误差，提高测距精度。

计算机处理模块11，生成压缩感知M×N维的测量矩阵和N×N维的稀疏表示矩阵，运用比较成熟的压缩感知恢复算法(OMP或BP)，对得到的光强和距离信息进行处理，从而得到目标的三维图像。

上述所述基于APD阵列的三维成像系统的成像方法，包括如下步骤：

步骤一，利用计算机处理模块11生成一个M×N维的测量矩阵，其中N＝p×q，p为三维图像的对应矩阵的行数，q为三维图像对应矩阵的列数：

其中b_ist为第i行，第st列的元素，1≤s≤p,1≤t≤q,b_ist的值取1或0；

步骤二，计算机处理模块11根据生成的测量矩阵第一行的元素值设定数字微镜器件DMD7的状态，当测量矩阵相应元素值为1时，将数字微镜器件DMD7对应位置的铝镜偏转+12°；当测量矩阵相应元素值为0时，将数字微镜器件DMD7对应位置的铝镜偏转-12°；

步骤三，打开激光发射器4的光源，半透半反镜5将一部分激光反射给单元APD探测器8，将一部分激光透射过去对目标物体进行照射。

步骤四，单元APD探测器8接收到激光脉冲后，传给测时单元10，测时单元10记录下此时脉冲到达的时刻t₀；

步骤五，达曼光栅6对半透半反镜5透射的激光进行调制，形成强度高且能量分布均匀的阵列光束，阵列光束照在目标物体上；

步骤六，数字微镜器件DMD7对目标物体的反射光进行采样；数字微镜器件DMD7内部偏转为+12°的铝镜将其上的入射光反射到第二汇聚透镜2上并传给8*8的APD阵列探测器9，得到随机采样信号；数字微镜器件DMD7内部偏转为-12°的铝镜将其上的入射光反射到吸收平面进行入射光吸收；

步骤七，8*8的APD阵列探测器9的每个探测单元探测数字微镜器件DMD7对应位置返回的激光脉冲，记录光强并传给测时电路10进行时刻鉴别，计算机处理模块11根据得到的时间序列t_i(i＝1,2,...64)，计算脉冲序列到达的时间差Δt_i,(i＝1,2,...64)，相加得到脉冲时间差的总和，又已知光速C，计算得出目标物体不同位置各点的距离和L，作为距离像的一次初始观测值Y_o1；将8*8的APD阵列探测器9探测得到的反射光强序列相加得到强度像的一次初始观测值Z_o1；特殊形式的测量矩阵避免了同一时刻同一探测单元接收多个脉冲信号，从而避免了脉冲之间的相互叠加混淆，保证了测距精度；

步骤八，将测量矩阵的其余各行都重复步骤二到步骤七，得到距离像Y₀的M个观测值和强度像Z₀的M个观测值:

$Y_0=\left[\begin{array}{c}{Y}_{01}\\ Y_{02}\\ Y_{03}\\ .\\ .\\ .\\ Y_{0i}\\ .\\ .\\ .\\ Y_{0M}\end{array}\right]$

$Z_0=\left[\begin{array}{c}{Z}_{01}\\ Z_{02}\\ Z_{03}\\ .\\ .\\ .\\ Z_{0i}\\ .\\ .\\ .\\ Z_{0M}\end{array}\right]$

步骤九，计算机处理模块11对距离像Y₀的M个观测值进行处理，运用现有的压缩感知恢复算法BP或OMP恢复得到目标的距离像；

步骤十，计算机处理模块11对强度像Z₀的M个观测值进行处理，运用现有的压缩感知恢复算法(BP或OMP)恢复得到目标的强度像。

本发明和现有技术相比，具有如下优点：

第一，本发明最突出的优点是可以用低分辨率的传感器阵列同时获取高分辨率的强度像和距离像，突破了传感器阵列对获得高分辨率图像的限制。

第二，本发明既不像立体匹配那样容易受到外部光照和视角遮挡等影响，同时也不像扫描方式容易受到昂贵的扫描装置的限制，具有两种传统三维成像方法所不能比拟的优点。

第三，通过数目远小于原始信号的测量值就可以恢复出高维数的原始信号，节约了存储空间，更加便于传输和存储。

第四，通过高发射频率的脉冲激光发射器和高转换频率的DMD配合,可以高速率成像。

附图说明

图1为本发明系统的结构示意图。

图2为本发明方法的实现流程图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

如图1所示，本发明基于APD阵列的三维激光成像系统，包括激光发射器4，固定在激光发射器4出光端的半透半反镜5，入射光以45°角入射于半透半反镜5，固定于半透半反镜5透射光路上的达曼光栅6，目标物体12固定于达曼光栅6的出光端，固定于目标物体12反射光路上的第一汇聚透镜1，固定于第一汇聚透镜1汇聚光路上的数字微镜器件DMD7，固定于数字微镜器件DMD7反射光路上的第二汇聚透镜2，固定于第二汇聚透镜2汇聚光路上的8*8的APD阵列探测器9；固定于半透半反镜5反射光路上的第三汇聚透镜3，固定于第三汇聚透镜3汇聚光路上的单元APD探测器8；与所述单元APD探测器8和8*8的APD阵列探测器9连接的测时电路10，与测时电路10和数字微镜器件DMD7连接的计算机处理模块11。

本发明成像系统的工作原理如下：

从激光发射器4发出的激光经过半透半反镜5时，一部分通过半透半反镜5向前传播，一部分经半透半反镜5反射给单元APD探测器8。单元APD探测器8接收到激光脉冲后，传给测时电路10，测时电路10记录下此时脉冲到达的时刻t₀。通过半反半透镜5向前传播的那部分激光经过达曼光栅6，被调制成光强分布均匀的p×q大小的阵列光束，阵列光束照射在目标物体上，目标物体的反射光信号通过第一汇聚透镜1到达数字微镜器件DMD7。数字微镜器件DMD7根据内部各个铝镜的不同状态，调制目标场景的反射光，实现对目标场景的一次随机采样。数字微镜器件DMD7的反射光束经过第二汇聚透2到达8*8的APD阵列探测器9，测时电路10记录下具有目标场景不同位置各点距离信息的脉冲序列的到达时间。将目标场景反射脉冲的时间序列与单元APD探测器8测得的时间相减得到时间差序列。将时间差序列进行求和运算，又已知光速，可以算出可以计算得到目标场景不同各点的距离和，当做一次测量值Y₁。将脉冲发射频率和数字微镜器件状态转换频率配合起来，重复上述步骤M次，即可得到M维的测量向量Y₀。根据压缩感知恢复算法(BP或OMP)，恢复可到目标距离像。将8*8的APD阵列探测器9接收的光强进行与距离相同的操作，根据压缩感知恢复算法(BP或OMP)，即可得到目标的强度像。

如图2所示，本发明基于APD阵列的三维成像系统的成像方法，包括如下步骤：

步骤一，利用计算机处理模块11生成M×N维的托普利兹观测矩阵

1.1确定总测量次数M，其中1<M<p×q，p为三维图像的对应矩阵的行数，q为三维图像对应矩阵的列数；

1.2设图像的尺寸为N＝p×q，采用如下方式生成观测矩阵的第一行：生成一个1×N维的行向量，将行向量等分为八份，记第一份为向量A，A中的元素分别为{A[1]，A[2]，A[3]……A[w-1]，A[w]}，其中w＝N/8，将(i＝0,1,2,…,7)处的值设为1，其余位置的值设为0。以同样的方式处理其余七份，相当于观测矩阵的第一行是由八个相同的向量A依次相连构成；

1.3生成一个M×1维的列向量作为观测矩阵的第一列，除了第一个元素值为1外，其余元素值均为0；

1.4测量矩阵的第一行和第一列确定后，可按托普利兹矩阵的构造方式唯一确定一个测量矩阵。其特征为：任何一条平行于对角线的斜线上的元素值相等。相当于其余M-1行是由测量矩阵的第一行通过依次向右循环移位得到的，矩阵形式如下：

其中b_ist为第i行，第st列的元素，1≤s≤p,1≤t≤q,b_ist的值取1或0。

步骤二，计算机处理模块11设定数字微镜器件DMD7的状态。

2.1选定一个由m×n个铝镜组成的数字微镜器件DMD7，m为数字微镜器件中横向铝镜的个数，n为数字微镜器件纵向铝镜的个数；

2.2将观测矩阵的每行提取出来变为如下形式：

其中i代表从原始M×N维随机矩阵的第i行，1≤i≤M。

2.3按最终输出图像的尺寸对数字微镜器件DMD7上的铝镜进行分块，以数字微镜器件DMD7上铝镜个数为1024*768和图像分辨率为128*128为例，将数字微镜器件上的铝镜分为128*128块，每块有6*6个铝镜，对应于图像中的一个像素单元；

2.4按上述p×q维随机矩阵设定数字微镜器件DMD7内部对应位置铝镜的角度，当随机矩阵相应元素值为1时，将数字微镜器件DMD7对应位置的铝镜偏转+12°；当随机矩阵相应元素值为0时，将数字微镜器件DMD7对应位置的铝镜偏转-12°。

步骤三，打开激光发射器4的光源，半透半反镜5将一部分激光反射给单元APD探测器8，将一部分激光透射过去对目标物体进行照射。

步骤四，单元APD探测器8接收到激光脉冲后，传给测时单元10，测时单元10记录下此时脉冲到达的时刻t₀。

步骤五，达曼光栅6对透射的激光进行调制，形成强度高且能量分布均匀的阵列光束，阵列光束照在目标物体12上。

步骤六，将数字微镜器件DMD7对目标物体12的反射光进行采样。

6.1)目标物体12反射的光经汇聚透镜1照射在数字微镜器件DMD7上；

6.2)数字微镜器件DMD7内部偏转为+12°的铝镜将其上的入射光反射给汇聚透镜2并传给8*8的APD阵列探测器9的对应单元，得到随机采样信号；数字微镜器件DMD7内部偏转为-12°的铝镜将其上的入射光反射到吸收平面进行入射光吸收。

步骤七，依8*8的APD阵列探测器9的分辨率对图像中的像素单元进行分块，以图像大小为128*128为例，8*8的APD阵列探测器9每一个传感器单元可以探测图像相应位置16*16大小的像素信息。配合具有特殊形式的托普利兹测量矩阵，可以保证在进行一次测量时，同一时刻8*8的APD阵列探测器9中的同一个探测单元都只对应一个激光脉冲，避免激光脉冲的混合叠加，保证时间测量的精确性。传感器单元探测得到数字微镜器件DMD7对应位置上的反射脉冲，记录相应的反射光强，并传给测时电路10进行时刻鉴别，得到一个时间序列t_i(i＝1,2,...64)，计算得出脉冲序列到达的时间差Δt_i,(i＝1,2,...64)，相加得到脉冲时间差的总和，又已知光速C，可计算得出目标不同位置各点的距离和L，作为距离像的一次观测值Y_o1。将8*8的APD阵列探测器9探测得到的反射光强序列相加得到强度像的一次观测值Z_o1。

步骤八，将M×N维测量矩阵的每行都拿出来重复步骤二到步骤七，得到距离像Y₀的M个测量值和强度像Z₀的M个测量值：

$Y_0=\left[\begin{array}{c}{Y}_{01}\\ Y_{02}\\ Y_{03}\\ .\\ .\\ .\\ Y_{0i}\\ .\\ .\\ .\\ Y_{0M}\end{array}\right]$

$Z_0=\left[\begin{array}{c}{Z}_{01}\\ Z_{02}\\ Z_{03}\\ .\\ .\\ .\\ Z_{0i}\\ .\\ .\\ .\\ Z_{0M}\end{array}\right]$

步骤九，计算机处理模块11计算，恢复得到目标物体的距离像。

9.1计算机处理模块11生成N×N维的稀疏表示矩阵Ψ，由M×N维的观测矩阵Φ和稀疏表示矩阵Ψ，计算得到压缩感知的全息算子A＝ΦΨ，其中稀疏表示矩阵可以选择正交小波基或离散余弦矩阵。

9.2)压缩感知投影方程Y₀＝Aθ＝ΦΨθ，已知测量向量Y₀，同时已知全息算子A，可用现有的压缩感知的恢复算法(OMP或BP)，对上述欠定方程组进行求解，得到：

θ＝[θ₁₁θ₁₂...θ_1qθ₂₁θ₂₂...θ_2q....θ_p1..θ_pq]^T

代入X＝Ψθ,可得：

X＝[X₁₁X₁₂...X_1qX₂₁X₂₂...X_2q....X_p1..X_pq]^T

变换得到：

其中X_ij为三维图像第i行第j列对应位置的距离信息，1≤i≤p,1≤j≤q

步骤十，计算机处理模块(11)计算，恢复得到目标物体的强度像

10.1)计算机处理模块(11)生成N×N维的稀疏表示矩阵Ψ，由M×N维的观测矩阵Φ和稀疏表示矩阵Ψ，计算得到压缩感知的全息算子A＝ΦΨ，其中稀疏表示矩阵可以选择正交小波基或离散余弦矩阵。

10.2)压缩感知投影方程Z₀＝Aω＝ΦΨω，已知测量向量Z₀，同时已知全息算子A，可用现有的压缩感知的恢复算法(OMP或BP)，对上述欠定方程组进行求解，得到：

ω＝[ω₁₁ω₁₂...ω_1qω₂₁ω₂₂...ω_2q....ω_p1..ω_pq]^T

代入W＝Ψω,可得：

W＝[W₁₁W₁₂...W_1qW₂₁W₂₂...W_2q....W_p1..W_pq]^T

变换得到：

其中W_ij为三维图像第i行第j列对应位置的距离信息，1≤i≤p,1≤j≤q。

Claims (2)

1.基于APD阵列的三维成像系统，其特征在于：包括激光发射器(4)，固定在激光发射器(4)出光端的半透半反镜(5)，入射光以45°角入射于半透半反镜(5)，固定于半透半反镜(5)透射光路上的达曼光栅(6)，目标物体(12)固定于达曼光栅(6)的出光端，固定于目标物体(12)反射光路上的第一汇聚透镜(1)，固定于第一汇聚透镜(1)汇聚光路上的数字微镜器件DMD(7)，固定于数字微镜器件DMD(7)反射光路上的第二汇聚透镜(2)，固定于第二汇聚透镜(2)汇聚光路上的8*8的APD阵列探测器(9)；固定于半透半反镜(5)反射光路上的第三汇聚透镜(3)，固定于第三汇聚透镜(3)汇聚光路上的单元APD探测器(8)；与所述单元APD探测器(8)和8*8的APD阵列探测器(9)连接的测时电路(10)，与测时电路(10)和数字微镜器件DMD(7)连接的计算机处理模块(11)。

2.权利要求1所述基于APD阵列的三维成像系统的成像方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一，利用计算机处理模块(11)生成一个M×N维的测量矩阵，其中N＝p×q，p为三维图像的对应矩阵的行数，q为三维图像对应矩阵的列数：

其中b_ist为第i行，第st列的元素，1≤s≤p,1≤t≤q,b_ist的值取1或0；

$\left[\begin{array}{cccccccc}{b}_{111}& b_{112}& ...& b_{11q}& ...& b_{1st}& ......& b_{1pq}\\ b_{211}& b_{212}& ...& b_{21q}& ...& b_{2st}& ......& b_{2pq}\\ .& .& & .& & .& .& .\\ .& .& & .& & .& .& .\\ .& .& & .& & .& .& .\\ b_{i11}& b_{i12}& ...& b_{i1q}& ...& b_{ist}& ......& b_{ipq}\\ .& .& & .& & .& .& .\\ .& .& & .& & .& .& .\\ .& .& & .& & .& .& .\\ b_{M11}& b_{M12}& ...& b_{M1q}& ...& b_{Mst}& ......& b_{Mpq}\end{array}\right]$

步骤二，计算机处理模块(11)根据生成的测量矩阵第一行的元素值设定数字微镜器件DMD(7)的状态，当测量矩阵相应元素值为1时，将数字微镜器件DMD(7)对应位置的铝镜偏转+12°；当测量矩阵相应元素值为0时，将数字微镜器件DMD(7)对应位置的铝镜偏转-12°；

步骤三，打开激光发射器(4)光源，半透半反镜(5)将一部分激光反射给单元APD探测器(8)，将一部分激光透射过去对目标物体(12)进行照射。

步骤四，单元APD探测器(8)接收到激光脉冲后，传给测时单元(10)，测时单元(10)记录下此时脉冲到达的时刻t₀；

步骤五，达曼光栅(6)对半透半反镜(5)透射的激光进行调制，形成强度高且能量分布均匀的阵列光束，阵列光束照在目标物体(12)上；

步骤六，数字微镜器件DMD(7)对目标物体的反射光进行采样；数字微镜器件DMD(7)内部偏转为+12°的铝镜将其上的入射光反射到第二汇聚透镜(2)上并传给8*8的APD阵列探测器(9)，得到随机采样信号；数字微镜器件DMD(7)内部偏转为-12°的铝镜将其上的入射光反射到吸收平面进行入射光吸收；

步骤七，8*8的APD阵列探测器(9)的每个探测单元探测数字微镜器件DMD(7)对应位置返回的激光脉冲，记录光强并传给测时电路(10)进行时刻鉴别，计算机处理模块(11)根据得到的时间序列t_i(i＝1,2,...64)，计算脉冲序列到达的时间差Δt_i,(i＝1,2,...64)，相加得到脉冲时间差的总和，又已知光速C，计算得出目标物体不同位置各点的距离和L，作为距离像的一次观测值Y_o1；将8*8的APD阵列探测器(9)探测得到的反射光强序列相加得到强度像的一次观测值Z_o1；特殊形式的测量矩阵避免了同一时刻同一探测单元接收多个脉冲信号，从而避免了脉冲之间的相互叠加混淆，保证了测距精度；

步骤八，将测量矩阵的其余各行都重复步骤二到步骤七，得到距离像Y₀的M个观测值和强度像Z₀的M个观测值:

$Y_0=\left[\begin{array}{c}{Y}_{01}\\ Y_{02}\\ Y_{03}\\ .\\ .\\ .\\ Y_{0i}\\ .\\ .\\ .\\ Y_{0M}\end{array}\right]$

$Z_0=\left[\begin{array}{c}{Z}_{01}\\ Z_{02}\\ Z_{03}\\ .\\ .\\ .\\ Z_{0i}\\ .\\ .\\ .\\ Z_{0M}\end{array}\right]$

步骤九，计算机处理模块(11)对距离像Y₀的M个观测值进行处理，运用现有的压缩感知恢复算法恢复得到目标的距离像；

步骤十，计算机处理模块(11)对强度像Z₀的M个观测值进行处理，运用现有的压缩感知恢复算法恢复得到目标的强度像。