面向压缩单光子 3D 相机的硬件感知编码函数设计

单光子相机因能够以极高分辨率对单个光子进行时间标签，正在成为时差 3D 成像领域的热门选择。然而，其性能受制于系统带宽、最大激光功率、传感器数据速率以及在传感器内的存储和计算资源等硬件限制。最近引入的压缩直方图通过对光子时间戳数据进行在线传感器内压缩，旨在解决数据速率挑战。尽管压缩直方图能在有限的传感器内存和计算资源内工作，但在面对现实照明硬件约束时表现不佳。为此，我们提出一种受限优化方法，用于设计压缩单光子 3D 成像的实用编码函数。通过梯度下降，我们联合优化照明和编码矩阵（即编码函数），使其满足硬件约束。我们通过大量仿真显示，所设计的编码函数在带宽和峰值功率约束下均显著优于传统编码设计，尤其在受峰值功率限制的系统中优势更为显著。最后，我们在一个具有非理想脉冲响应函数的实际系统上进行评估，表明该方法能够适应任意参数化脉冲响应。