太赫兹压缩编码成像最早是2008年由美国大学D.M.米特尔曼等人提出,他们采用600个标准化印刷电路板组成随机测量矩阵模板,并成功对“光”字的镂空图案进行了成像。2014年,美国波士顿大学利用动态超材料技术进行太赫兹压缩编码成像,通过电压控制,实现测量矩阵元素在{-1、0、1}范围内的取值,扩大了测量矩阵的选取范围。2016年,英国埃克塞特大学利用数字微镜阵列将测量矩阵的模板投影到高阻硅,形成由光致载流子组成的虚拟编码模板对物体进行成像,实现了光控压缩编码成像。
如果样品所含图像信息可以进行稀疏表示,即使进行低维数采集,仍可以通过算法还原出高质量图像。与普通光学编码成像相似,太赫兹压缩编码成像是在传统逐点扫描成像技术上发展而来的。采用逐点扫描成像技术对物体进行测量,获得的图像信息是冗余的,为了提高测量速度,可适当选取测量矩阵序列(如随机矩阵、哈达玛矩阵等),对待测样品进行采样,获取原始图像在该矩阵下的线性测量值,通过求解最优L1范数问题对原始图像进行重构。
与逐点扫描技术相比,太赫兹压缩编码成像的特点主要有:①基于对原始图像的稀疏化表示,因此即使采样维数远小于原始图像的维数(例如30%~40%),也可以重构出具有较高质量的图像,提高成像速度;②测量技术属于单像素成像,可以利用锁相技术进行信号采集,确保太赫兹信号具有较好的信噪比。