单像素成像旨在通过单个感光元件记录目标场景信息。由于其高灵敏度、宽谱段响应等良好的特性, 单像素成像是近年来的研究热点。通过对高维光信号的编码采集与解码重构, 单像素成像能够满足丰富的成像需求。介绍了单像素成像的研究背景, 简述了其成像原理及重构算法, 从光信息编码与解码角度系统回顾了单像素成像的研究现状和前沿技术。此外, 还讨论了单像素成像技术中存在的问题, 以及未来可能的研究方向与应用。

光谱图像包含丰富的空间信息和光谱信息,能够为天基预警探测任务提供重要的信息支撑,但其庞大的数据量给硬件设备带来了极大的挑战。传统的基于奈奎斯特采样的“先采样后压缩”的处理方式不仅无法从根本上解决数据量庞大的问题,还会造成资源浪费;针对此问题,利用单波段二维图像的稀疏性和空间编码数据的谱间冗余,设计了一种基于空间域压缩采样和谱域Karhunen-Loève (KL)变换编码的光谱图像重构方法,并建立基于 ₁ 范数和全变分约束的单波段二维图像复合正则重构模型,同时结合投影梯度法和软阈值收缩算子设计2D-CRPG模型求解算法。结果表明:基于空间域压缩采样和谱域KL变换编码的光谱图像重构方法能够有效降低数据采样成本,有利于天基预警探测光谱成像;2D-CRPG重构算法能够有效保留光谱图像的结构信息,从而在有限的采样率下较好地重构原始光谱图像。