一种单像素成像运算方法、装置、系统及存储介质与流程

1.本发明涉及光学计算技术领域，尤其涉及的是一种单像素成像运算方法、装置、系统及存储介质。


背景技术：

2.在大多数现代电子计算设备中，复杂的计算过程(例如，具有多个神经元层的深度学习网络)最终被分解为许多基于二进制位的基本逻辑门操作。常见的基本逻辑门操作有与门(and gate)、与非门(nand gate)、或门(or gate)、非或门(nor gate)、异或门(xor gate)、同或门(xnor gate)等，当大量的不同的逻辑门以适当的方式互相连接构成逻辑电路后，就可以实现更为复杂的数学运算如加、减和乘。与模拟计算相比，具有二进制逻辑门的数字计算在精度、稳定性和鲁棒性方面都具有优势。但是目前电子计算面临着一些瓶颈，进一步提高计算能力越来越困难。与电子计算相比，光学计算一般具有光速快、并行性高、功耗低等潜在优点。因此逻辑门操作的光学实现是一个重要的研究问题。
3.现在，光学计算所面临的一个挑战是逻辑门普遍是非线性的数学运算，而许多光学系统都只有线性的数学模型。在以往的工作中，通过半导体放大器、纳米光子等离子体网络、硅微环谐振器、非线性光子晶体纳米空间、衍射神经网络等方法可以实现非线性光学逻辑门，但这些系统通常需要用特殊材料制造的光学器件、严格控制的光源和严苛的实验条件。
4.因此，现有技术还有待改进。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术缺陷，本发明提供一种单像素成像运算方法、装置、系统及存储介质，以解决现有的光学逻辑运算过程中需要昂贵设备和严苛实验条件的技术问题。
6.本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
7.第一方面，本发明提供一种单像素成像运算方法，所述单像素成像运算方法包括以下步骤：
8.通过投影仪产生预设光图像并投射于目标对象，并根据投射后的光场获取光场强度信号；
9.确定所述预设光图像与所述光场强度信号的二阶相关性，并根据所述二阶相关性计算所述预设光图像的估计值；
10.根据所述估计值进行光学逻辑运算，以输出与所述目标对象对应的运算结果。
11.在一种实现方式中，所述通过投影仪产生预设光图像并投射于目标对象，并根据投射后的光场获取光场强度信号，之前包括：
12.根据输入的二进制数值和逻辑门操作类型进行复合编码，得到若干个所述预设光图像；
13.根据预设排列顺序对若干个所述预设光图像进行排序，得到用于所述投影仪投射的照明图像序列。
14.在一种实现方式中，所述通过投影仪产生预设光图像并投射于目标对象，并根据投射后的光场获取光场强度信号，之前还包括：
15.将所述目标对象所对应的图像划分为若干个子区域，根据各子区域内对应的光反射率确定所述二进制位数值。
16.在一种实现方式中，所述预设光图像包括随机结构光图像、傅里叶图像以及哈达玛图像。
17.在一种实现方式中，所述逻辑门操作类型包括与门、与非门、或门、非或门、异或门以及同或门。
18.在一种实现方式中，所述通过投影仪产生预设光图像并投射于目标对象，并根据投射后的光场获取光场强度信号，包括：
19.根据所述照明图像序列控制所述投影仪依次将若干个所述预设光图像投射于所述目标对象；
20.通过设置于所述目标对象后方的单像素传感器采集投射后对应的一维信号，并根据采集的一维信号与所述目标对象的关联性依次得到若干个所述光场强度信号。
21.在一种实现方式中，所述根据采集的一维信号与所述目标对象的关联性依次得到若干个所述光场强度信号，包括：
22.确定所述目标对象与对应的预设光图象之间的关联性；
23.根据所述关联性得到若干个所述光场强度信号：
24.si＝∫∫pi(x,y)i(x,y)dxdy；
25.其中，pi(x,y)为所述预设光图象；
26.i＝1,2,...,m为第i次投射，m为投射次数；
27.i(x,y)为所述目标对象所对应的图像。
28.在一种实现方式中，所述确定预设光图像与所述光场强度信号的二阶相关性，并根据所述二阶相关性计算所述预设光图像的估计值，包括：
29.根据压缩感知算法分别确定所述预设光图像与各所述光场强度信号的二阶相关性；
30.根据所述二阶相关性计算所述预设光图像的估计值：
31.i
*
(x,y)≈《sipi(x,y)》-《si》《pi(x,y)》；
32.其中，《si》为m次投射的光场强度信号的平均值；
33.《pi(x,y)》为m次投射的预设光图象的平均值；
34.《sipi(x,y)》为m次投射的卷积的平均值。
35.在一种实现方式中，所述根据估计值进行光学逻辑运算，包括：
36.根据投射顺序对得到的估计值进行排序，得到单像素强度序列；
37.选取所述单像素强度序列中的最大值，并将所述最大值对应的横坐标标签作为所述目标对象对应的运算结果。
38.在一种实现方式中，所述单像素成像运算方法还包括：
39.根据所述目标对象对应的图像的真实值对所述运算结果进行验证，并输出验证结
果。
40.第二方面，本发明提供一种单像素成像运算装置，包括：处理器以及存储器，所述存储器存储有单像素成像运算程序，所述单像素成像运算程序被所述处理器执行时用于实现如第一方面所述的单像素成像运算方法。
41.第三方面，本发明提供一种单像素成像运算系统，包括：投影仪、单像素传感器以及如第二方面所述的单像素成像运算装置；
42.所述投影仪用于产生预设光图像，以投射于目标对象的投射面后得到光场强度信号；
43.所述单像素传感器用于采集所述光场强度信号，并将所述光场强度信号发送至所述单像素成像运算装置；
44.所述单像素成像运算装置用于控制所述投影仪用于产生所述预设光图像，以及用于根据所述光场强度信号进行光学逻辑运算，以输出与所述目标对象对应的运算结果。
45.第四方面，本发明提供一种存储介质，所述存储介质存储有单像素成像运算程序，所述单像素成像运算程序被处理器执行时用于实现如第一方面所述的单像素成像运算方法。
46.本发明采用上述技术方案具有以下效果：
47.本发明通过投影仪产生预设光图像，利用复合编码及单像素成像的方式进行非线性光学逻辑运算，从而基于单像素成像的光学逻辑门系统，在普通照明条件下使用简单和低成本的光学实验装置，即可实现非线性光学逻辑操作，提高了非线性光学逻辑运算的效率，同时解决了现有的光学逻辑运算过程中需要昂贵设备和严苛实验条件的问题。
附图说明
48.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
49.图1是本发明的一种实现方式中单像素成像运算方法的流程图。
50.图2是本发明的一种实现方式中单像素成像运算系统示意图。
51.图3是本发明的一种实现方式中二进制数值的输入示意图。
52.图4是本发明的一种实现方式中二进制数值的编码及图像示意图。
53.图5是本发明的一种实现方式中二进制数值的单像素强度序列示意图。
54.图6是本发明的一种实现方式中复合编码的输入示意图。
55.图7是本发明的一种实现方式中复合编码及图像示意图。
56.图8是本发明的一种实现方式中二进制数值编码的输出示意图。
57.图9是本发明的一种实现方式中复合编码的输出示意图。
58.图10是本发明的一种实现方式中单像素成像运算装置的功能原理图。
59.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
60.为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
61.示例性方法
62.目前，光学计算所面临的一个挑战是逻辑门普遍是非线性的数学运算，而许多光学系统都只有线性的数学模型。在以往的工作中，通过半导体放大器、纳米光子等离子体网络、硅微环谐振器、非线性光子晶体纳米空间、衍射神经网络等方法可以实现非线性光学逻辑门，但这些系统通常需要用特殊材料制造的光学器件、严格控制的光源和严苛的实验条件。
63.为了解决上述技术问题，本实施例提供一种单像素成像运算方法，本实施例提出的单像素成像运算方法基于单像素成像的光学逻辑门系统而实现，可以继承单像素成像系统的特点，在普通照明条件下使用简单和低成本的光学实验装置，即可实现非线性光学逻辑操作，提高了非线性光学逻辑运算的效率，同时解决了现有的光学逻辑运算过程中需要昂贵设备和严苛实验条件的问题。
64.如图1所示，本发明实施例提供一种单像素成像运算方法，该单像素成像运算方法包括以下步骤：
65.步骤s100，通过投影仪产生预设光图像并投射于目标对象，并根据投射后的光场获取光场强度信号。
66.在本实施例中，所述单像素成像运算方法应用于单像素成像运算装置中，所述单像素成像运算装置包括但不限于：计算机等基于单像素成像实现光学逻辑门运算的设备。
67.单像素成像(spi)作为一种新型的计算成像方法，通过不同的照明图案依次调制目标物体的光场，同时使用没有空间分辨率的单像素传感器记录光场总体强度。从数学上分析，光场强度是照明图案和物体图像内积的结果，单像素成像可以以光学方式实现线性加权求和或者线性分类操作。在以往的工作中，研究者只尝试了使用单像素成像完成光学模拟计算，本实施例在单像素成像的框架下进行了光逻辑门的计算。提出了基于单像素成像的光学逻辑门系统，所使用的照明图像可以以每秒兆赫甚至千兆赫的刷新率进行更新，计算速度非常快。同时，该系统可以在非常弱的照明条件下通过单光子探测工作，大大降低了功耗。而且，得益于单像素成像系统的特点，该系统只需要在普通照明条件下使用简单和低成本的光学实验装置，即可实现非线性光学逻辑操作。
68.在实施单像素成像运算方法之前，还需要设置投影仪投射的照明图案，以得到用于照明的照明图像序列。
69.具体地，在本实施例的一种实现方式中，步骤s100之前包括以下步骤：
70.步骤s001，根据输入的二进制数值和逻辑门操作类型进行复合编码，得到若干个所述预设光图像；
71.步骤s002，根据预设排列顺序对若干个所述预设光图像进行排序，得到用于所述投影仪投射的照明图像序列；
72.步骤s003，将所述目标对象所对应的图像划分为若干个子区域，根据各子区域内对应的光反射率确定所述二进制位数值。
73.如图2所示，在本实施例中，单像素成像系统包括：投影仪、单像素传感器以及单像素成像运算装置(即图中所示电脑)；在实施本实施例时，可预先在单像素成像运算装置中输入二进制数值和逻辑门操作类型，单像素成像运算装置可以根据输入的二进制数值和逻辑门操作类型进行复合编码，从而得到若干个光图像，进而根据预设排列顺序(例如，预设排列顺序为根据二进制数值和逻辑门操作类型进行排列组合后的顺序)对若干个预设光图像进行排序，得到用于投影仪投射的照明图像序列。
74.在本实施例的一种实现方式中，预设的若干个光图像包括：随机结构光图像、傅里叶图像以及哈达玛图像；为了便于理解，本实施例中以随机结构光图像位列进行说明。
75.在本实施例的一种实现方式中，输入的逻辑门操作类型为六种常见类型的逻辑门；其中，逻辑门操作类型包括：与门(and)、与非门(nand)、或门(or)、非或门(nor)、异或门(xor)以及同或门(xnor)；具体地，六种常见类型的逻辑门的定义如图3所示；例如，如果输入1的二进制值为0，输入2的二进制值为1，则异或门(xor)的输出为1。因为，逻辑门是基于二进制为(0或1)设计的，所以每个逻辑门只有4种类型的输入，即(0，0)、(1，0)、(0，1)和(1，1)。当大量不同的逻辑门相互连接并以适当的方式构成逻辑电路时，可以实现理想的数学运算(例如：加法、减法和乘法)。与模拟计算相比，具有二进制逻辑门的数字计算在精度、稳定性和鲁棒性方面都具有优势。
76.在本实施例的一种实现方式中，在基于单像素成像光学逻辑门系统中，可以将目标图像(即目标对象对应的图像)划分为4个子区域，通过对不同的子区域内的光的反射率进行编码，表示两个输入的二进制位；如图4所示，如果输入1的二进制值为0，则左上子区域将具有最大反射率(白色)，而右上子区域将具有最小反射率(黑色)；如果输入1的二进制值为1，则编码将正好相反，即左上子区域将具有最小反射率(黑色)，而右上子区域将具有最大反射率(白色)。
77.具体地，如图4(b)所示，总共有四种可能的编码方式，这四种编码方式对应照明图案以固定顺序(按照图中的顺序)依次投射到目标对象上，从而可以得到对应的四个单像素强度值。当目标对象对应的图像与和照明图案匹配时，单像素强度值将最高。根据逻辑门运算规则，可以确定四种编码图像对应的二进制位输出值，如图5(c)所示，图中第一、第二、第三和第四个照明图案对应的目标逻辑门输出值(0或1)预先显示在单像素强度分布图的横轴上(例如，图5(c)中与门的0、0、0和1)，通过比较单像素系统获取的四个单像素值的实际大小，最大单像素强度(取决于所编码的目标图像)对应横轴上的相应标签就是输出的逻辑门值。
78.进一步地，本实施例提出的系统可以进一步扩展到同时使用多种逻辑门的复合光学逻辑门操作；不仅根据输入的二进制值对目标图像(即目标对象对应的图像)进行编码，还可以根据逻辑门操作的类型对目标图像进行编码；即复合逻辑运算需要根据逻辑门类型和输入来确定输出，必须对二进制和逻辑门操作类型进行编码，二者是同时编码的，编码的结果放在一张图上，编码的方式如图6所示。
79.如图6所示，在被编码的目标图像中，将总共有10个子区域，用于执行三种可能类型的逻辑门操作。类似于图4，前四个子区域(第一行和第二行)被用来表示两个输入的二进制位值，其余六个子区域(第三行、第四行和第五行)用于表示逻辑门的类型。
80.例如，如果操作的是一个与门，则第三行的右侧子区域将“打开”并标记为白色。第
三行的左子区域将被“关闭”并标记为黑色，此外，第四行和第五行都将处于“关闭”模式。目标图像可以用12种不同的方式进行编码，12种不同的照明图像或12种可能的编码目标图像如图7所示。这12种不同的照明图像在单像素成像系统中将按照图7从左到右，从上到下的顺序投影。
81.在本实施例中，在通过复合编码的方式得到照明图像后，单像素成像运算装置即可根据复合编码得到的照明图像序列，控制投影仪依次将若干个预设光图像进行投射，以基于单像素成像实现光学逻辑门运算。
82.具体地，在本实施例的一种实现方式中，步骤s100包括以下步骤：
83.步骤s101，根据所述照明图像序列控制所述投影仪依次将若干个所述预设光图像投射于所述目标对象；
84.步骤s102，通过设置于所述目标对象后方的单像素传感器采集投射后对应的一维信号，并根据采集的一维信号与所述目标对象的关联性依次得到若干个所述光场强度信号。
85.在本实施例中，在控制投影仪投射之前，需要控制现场环境的光场强度，假设现场环境的光场强度为0(即绝对黑暗)，则在光学逻辑门运算的过程中可以不受现场环境光的影响；而在投影仪投射复合编码后的图像时，主要是根据复合编码后得到的照明图像序列依次将若干个预设光图像投射于目标对象上；进而，通过设置于目标对象后方的单像素传感器采集投射后对应的一维信号，即可得到若干个现场的光场强度信号；其中，若干个光场强度信号与若干个预设光图像为一一对应的关系。
86.具体地，在本实施例的一种实现方式中，步骤s102包括以下步骤：
87.步骤s102a，确定所述目标对象与对应的预设光图象之间的关联性；
88.步骤s102b，根据所述关联性得到若干个所述光场强度信号。
89.在本实施例中，根据单像素成像原理进行关联性测试，假设使用投影仪产生的随机结构光图像为pi(x,y)，其中i＝1,2,...,m表示第i次投射，m为投射次数，(x,y)表示图像坐标。光图像pi(x,y)与目标对象i(x,y)作用后产生的强度信号被镜头收集，然后由没有空间分辨率的单像素传感器捕获得到一维的强度信号si，根据光图像pi(x,y)与物体i(x,y)的关联性可以得到：
90.si＝∫∫pi(x,y)i(x,y)dxdy；
91.值得一提的是，在本实施例中，确定目标对象与对应的预设光图象之间的关联性时，可以通过实验数据得到复合编码图像与目标对象的图像之间的关联性(即函数关系)。
92.进一步地，为了减少采集次数提高采集效率可以引入压缩感知的方法(压缩感知是一种算法，即拿到结果后，使用该算法可以提高重建质量)。单像素成像可以在非相干光照明下实现，只捕获目标图像强度分布，且系统不需要严苛的实验条件。
93.本实施例以二进制数值和逻辑门类型的方式进行复合编码，得到编码图像，并通过投影仪投影的方式实现光逻辑运算，只捕获目标图像强度分布，避免了光逻辑运算过程中所需要的光学器件及严苛的实验条件。
94.如图1所示，在本发明实施例的一种实现方式中，单像素成像运算方法还包括以下步骤：
95.步骤s200，确定所述预设光图像与所述光场强度信号的二阶相关性，并根据所述
二阶相关性计算所述预设光图像的估计值。
96.在本实施例中，在通过单像素传感器捕获得到若干个一维的强度信号后，根据不同的照明图像与光场强度信号的二阶相关性，即可计算得到各照明图像的估计值。
97.具体地，在本实施例的一种实现方式中，步骤s200包括以下步骤：
98.步骤s201，根据压缩感知算法分别确定所述预设光图像与各所述光场强度信号的二阶相关性；
99.步骤s202，根据所述二阶相关性计算所述预设光图像的估计值。
100.在本实施例中，各复合编码图像与对应的光场强度信号的二阶相关性也可以通过实验数据得到，在经过m次投射后，目标对象的图像的估计值i
*
(x,y)可以根据pi(x,y)和si的二阶相关性获取：
101.i
*
(x,y)≈《sipi(x,y)》-《si》《pi(x,y)》；
102.其中，《si》为m次投射的光场强度信号的平均值；
103.《pi(x,y)》为m次投射的预设光图象的平均值；
104.《sipi(x,y)》为m次投射的卷积的平均值。
105.值得一提的是，随着测量次数m的增加，目标对象的图像的估计值i
*
(x,y)将越来越接近真实的目标图像。
106.如图1所示，在本发明实施例的一种实现方式中，单像素成像运算方法还包括以下步骤：
107.步骤s300，根据所述估计值进行光学逻辑运算，以输出与所述目标对象对应的运算结果。
108.在本实施例中，在得到各复合编码图像对应的估计值后，即可根据估计值进行光学逻辑运算，以输出与所述目标对象对应的运算结果；其中，输出的运算结果为与目标对象的图像真实值接近的数值。
109.在本实施例的一种实现方式中，步骤s300包括以下步骤：
110.步骤s301，根据投射顺序对得到的估计值进行排序，得到单像素强度序列；
111.步骤s302，选取所述单像素强度序列中的最大值，并将所述最大值对应的横坐标标签作为所述目标对象对应的运算结果。
112.在本实施例中，当目标对象的图像和照明图案匹配时，单像素强度值将最高。根据逻辑门运算规则，可以确定编码图像对应的二进制位输出值，如图8所示，将图4中的第一、第二、第三和第四个照明图案对应的目标逻辑门输出值(0或1)预先显示在单像素强度分布图的横轴上，通过比较单像素系统获取的四个单像素值的实际大小，最大单像素强度(取决于所编码的目标图像)对应横轴上的相应标签就是输出的逻辑门值。
113.对应地，如图9所示，图7中的12种照明图案对应的目标逻辑门输出值(0或1)预先显示在单像素强度分布图的横轴上，通过比较单像素系统获取的四个单像素值的实际大小，最大单像素强度(取决于所编码的目标图像)对应横轴上的相应标签就是输出的逻辑门值。
114.值得一提的是，在本实施例中，图8和图9中的单像素强度序列是根据投射顺序对得到的估计值进行排序得到的，在运算的过程中，通过选取单像素强度序列中的最大值，即可将最大值对应的横坐标标签作为目标对象对应的运算结果。
115.在本发明实施例的一种实现方式中，单像素成像运算方法还包括以下步骤：
116.步骤s400，根据所述目标对象对应的图像的真实值对所述运算结果进行验证，并输出验证结果。
117.在本实施例中，通过单像素成像实验，可以验证本实施例提出的方案。
118.首先，将物体图像(即目标对象的图像)打印在纸质卡片上(即输出目标图像)；
119.然后，通过jmgog3投影仪投影照明图案；
120.最后，通过fds1010光电探测器记录光信号，并通过niusb-6216数据采集卡采集数据，对比实验数据与真实数据即可验证输出结果。
121.值得一提的是，本实施例中提出的基于单像素成像运算方法可以适用于所有的不同类型的逻辑门。
122.在实际的实验过程中，以与门(and)、或门(or)以及异或门(xor)为例，可以包括以下步骤：
123.步骤s1，将与输入的二进制值(0，0)、(1，0)、(0，1)和(1，1)对应照明图案(图4(b))依次投影到目标图像上，三种逻辑门中的每一种都总共有四种输入组合，总计得到12种编码图案；
124.步骤s2，对所有12种可能的情况都进行测试，结果完全正确，系统始终可以显示与图3中的逻辑门输出结果相同的正确逻辑门输出结果。具体如图8中显示的三个结果示例(单像素强度值进行了归一化)。
125.单像素成像过程可以被认为是一个“竞争”过程，最大的单像素强度将是“赢家”，在图8(a)中，是输入1和输入2均为0的情况下以及与门操作的结果，其中单像素系统获取的第一个单像素值最大，所以第一个单像素值是“赢家”，它对应的标签是0，因此，由单像素成像系统光学计算的与逻辑门输出结果将为0，其结果与逻辑运算结果相同。对于其它逻辑门和其它输入位值，其工作机制类似，这里不再详述。
126.类似地，通过对图6和图7所示的复合系统中的三种不同类型的逻辑门与门(and)、或门(or)以及异或门(xor)对应的12种可能的情况进行了测试，结果也完全正确。图9中显示了三个例子(单像素强度值进行了归一化)。在复合系统中，单像素成像系统需要同时检测输入的二进制位值和逻辑门的类型。与图8中的结果比较，单像素强度序列中最大值与第二最大值之差较小，但仍能正确指示逻辑门输出。
127.本实施例通过上述技术方案达到以下技术效果：
128.本实施例通过投影仪产生预设光图像，利用复合编码及单像素成像的方式进行非线性光学逻辑运算，从而基于单像素成像的光学逻辑门系统，在普通照明条件下使用简单和低成本的光学实验装置，即可实现非线性光学逻辑操作，提高了非线性光学逻辑运算的效率，同时解决了现有的光学逻辑运算过程中需要昂贵设备和严苛实验条件的问题。
129.示例性设备
130.基于上述实施例，本发明还提供一种单像素成像运算装置，其原理框图可以如图10所示。
131.该单像素成像运算装置包括：通过系统总线连接的处理器、存储器、接口、显示屏以及通讯模块；其中，该单像素成像运算装置的处理器用于提供计算和控制能力；该单像素成像运算装置的存储器包括存储介质以及内存储器；该存储介质存储有操作系统和计算机
程序；该内存储器为存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境；该接口用于连接外部设备，例如，移动终端以及计算机等设备；该显示屏用于显示相应的单像素成像运算信息；该通讯模块用于与云端服务器或移动终端进行通讯。
132.该计算机程序被处理器执行时用以实现一种单像素成像运算方法。
133.本领域技术人员可以理解的是，图10中示出的原理框图，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的单像素成像运算装置的限定，具体的单像素成像运算装置可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
134.在一个实施例中，提供了一种单像素成像运算装置，其中，包括：处理器和存储器，存储器存储有单像素成像运算程序，单像素成像运算程序被处理器执行时用于实现如上的单像素成像运算方法。
135.示例性系统
136.基于上述实施例，本发明还提供一种单像素成像运算系统，如图2所示，包括：投影仪、单像素传感器以及如上所述的单像素成像运算装置(即图中所示电脑)；
137.所述投影仪用于产生预设光图像，以投射于目标对象的投射面后得到光场强度信号；
138.所述单像素传感器用于采集所述光场强度信号，并将所述光场强度信号发送至所述单像素成像运算装置；
139.所述单像素成像运算装置用于控制所述投影仪用于产生所述预设光图像，以及用于根据所述光场强度信号进行光学逻辑运算，以输出与所述目标对象对应的运算结果。
140.在一个实施例中，提供了一种存储介质，其中，存储介质存储有单像素成像运算程序，单像素成像运算程序被处理器执行时用于实现如上的单像素成像运算方法。
141.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一非易失性存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。
142.综上，本发明提供了一种单像素成像运算方法、装置、系统及存储介质，其中，方法包括：通过投影仪产生预设光图像并投射于目标对象，并根据投射后的光场获取光场强度信号；确定所述预设光图像与所述光场强度信号的二阶相关性，并根据所述二阶相关性计算所述预设光图像的估计值；根据所述估计值进行光学逻辑运算，以输出与所述目标对象对应的运算结果。本发明通过投影仪产生预设光图像，利用复合编码及单像素成像的方式进行非线性光学逻辑运算，从而基于单像素成像的光学逻辑门系统，在普通照明条件下使用简单和低成本的光学实验装置，即可实现非线性光学逻辑操作，解决了现有的光学逻辑运算过程中需要昂贵设备和严苛实验条件的问题。
143.应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。