1.一种基于单像素成像的运动目标轨迹预测装置,其特征在于,所述基于单像素成像的运动目标轨迹预测装置包括光学收集部件、第一探测光路组件、第二探测光路组件、空间光调制器及轨迹预测部件;所述光学收集部件用于将运动目标的反射光收集至所述空间光调制器;所述空间光调制器用于对接收到的光进行空间编码调制,并将调制后的光分别反射至所述第一探测光路组件、所述第二探测光路组件;所述第一探测光路组件及所述第二探测光路组件均用于实现单像素探测,以得到对应的第一光强信号及第二光强信号;所述轨迹预测部件用于:对所述第一光强信号及所述第二光强信号进行差分处理;采用傅里叶单像素定位法,根据差分处理后的光强信号实现运动目标定位,以得到运动轨迹位置;将所述运动轨迹位置输入至预设轨迹预测模型中进行轨迹预测,以得到所述运动目标的未来轨迹位置;所述预设轨迹预测模型是对长短时记忆网络进行训练得到的;采用傅里叶单像素定位法,根据差分处理后的光强信号实现运动目标定位,以得到运动轨迹位置,包括:根据差分处理后的光强信号,采用如下公式计算傅里叶系数,并通过所述傅里叶系数计算位移: ; ; ; ;其中, 表示运动目标图像 的傅里叶频谱, 表示傅里叶域的空间频率坐标, f x 为0时,得到傅里叶系数 ; f y 为0时,得到傅里叶系数 ;D表示差分处理后的光强信号,D的下标表示傅里叶基的初始相位,分别为0、2 /3、4 /3; j 表示虚数符号,( x 0 , y 0 )表示运动目标图像在空间域中的位移, 为求复数的辐角, 为从背景帧获得的系数,背景帧是指在运动目标进入场景或运动目标开始移动之前获得的帧。
2.根据权利要求1所述的基于单像素成像的运动目标轨迹预测装置,其特征在于,所述第一探测光路组件及所述第二探测光路组件均包括依次设置的光学会聚部件及单像素探测器;工作时,所述光学会聚部件将经由所述空间光调制器调制后的光汇聚收集至所述单像素探测器,以探测光强信号。
3.根据权利要求1所述的基于单像素成像的运动目标轨迹预测装置,其特征在于,所述空间光调制器为数字微镜阵列,所述数字微镜阵列通过傅里叶阵列进行空间编码调制。
4.根据权利要求1所述的基于单像素成像的运动目标轨迹预测装置,其特征在于,所述空间光调制器在空间编码调制过程中,沿着±R的方向将调制后的光分别反射至所述第一探测光路组件、所述第二探测光路组件;其中,R表示与所述空间光调制器的光轴方向的夹角。
5.根据权利要求1所述的基于单像素成像的运动目标轨迹预测装置,其特征在于,所述轨迹预测部件还用于:在得到所述运动轨迹位置之后,采用卡尔曼滤波算法对所述运动轨迹位置进行去噪处理,然后输入至预设轨迹预测模型中。
6.一种基于单像素成像的运动目标轨迹预测方法,其特征在于,所述基于单像素成像的运动目标轨迹预测方法包括:搭建如权利要求1-5中任一项所述的基于单像素成像的运动目标轨迹预测装置,并设置运动目标;通过光学收集部件将所述运动目标的反射光收集至空间光调制器;通过所述空间光调制器对接收到的光进行空间编码调制,并将调制后的光分别反射至第一探测光路组件、第二探测光路组件;通过所述第一探测光路组件及所述第二探测光路组件实现单像素探测,以得到对应的第一光强信号及第二光强信号;通过所述轨迹预测部件对所述第一光强信号及所述第二光强信号进行差分处理,然后采用傅里叶单像素定位法,根据差分处理后的光强信号实现运动目标定位,以得到运动轨迹位置;通过所述轨迹预测部件将所述运动轨迹位置输入至预设轨迹预测模型中进行轨迹预测,以得到所述运动目标的未来轨迹位置;所述预设轨迹预测模型是对长短时记忆网络进行训练得到的。
7.根据权利要求6所述的基于单像素成像的运动目标轨迹预测方法,其特征在于,在得到所述运动轨迹位置之后,所述基于单像素成像的运动目标轨迹预测方法还包括:通过所述轨迹预测部件采用卡尔曼滤波算法对所述运动轨迹位置进行去噪处理。
8.根据权利要求6所述的基于单像素成像的运动目标轨迹预测方法,其特征在于,所述基于单像素成像的运动目标轨迹预测方法还包括:当通过所述光学收集部件将预设时长内、所述运动目标的反射光收集至空间光调制器时,通过所述轨迹预测部件得到对应的多个运动轨迹位置;通过所述轨迹预测部件将多个运动轨迹位置输入至预设轨迹预测模型中进行轨迹预测,以得到所述运动目标的未来轨迹位置;所述未来轨迹位置为一个未来时刻轨迹位置或多个未来时刻轨迹位置。