[發明專利]一種油畫的三維太赫茲成像方法

有效

• 申請號: 201510026532.7
• 申請日: 2015-01-19
• 公開（公告）號: CN104614339B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 王可嘉;張振偉;劉勁松;張存林;楊振剛;牛麗婷
• 申請（專利權）人: 華中科技大學;首都師范大學;故宮博物院
• 主分類號: G01N21/3586
• 分類號: G01N21/3586
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 廖盈春

技術領域

本發明屬于三維太赫茲成像技術領域，更具體地，涉及一種油畫的三維太赫茲成像方法。

背景技術

三維成像是油畫修復程序中的重要步驟。通過三維成像技術，在修復師肉眼無法觀測的情況下，深入檢測并分析油畫材料和繪畫層結構，幫助修復師判定油畫是否需要修復，并為修復師擬定修復方案提供科學依據，從而有效避免了油畫修復程序中由修復師個人經驗帶來的不確定因素。目前對油畫進行三維成像的方法有顯微鏡檢測、紅外光線檢測、X射線檢測、紫外熒光檢測、斜角光線檢測和反射光線檢測，由于所用射線的穿透性差，這些檢測方法均不能對油畫實現真正的三維成像。

太赫茲成像技術與其它波段的成像技術相比，它所得到的探測圖像的分辨率和景深都有明顯提高，此外，許多非金屬非極性材料對太赫茲射線的吸收較小，且太赫茲波在非均勻物質中的散射較少，因而在成像過程中不容易破壞待測物質。常見的太赫茲成像應用領域有安檢安防、化學品鑒定、質量控制等，對成像的分辨率要求不高，而油畫的厚度相對很薄，對三維成像的深度分辨率要求很高，所以現有的太赫茲成像方法對油畫進行三維成像仍不能達到很好的效果。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種油畫的三維太赫茲成像方法，其目的在于提高油畫三維成像的分辨率，為油畫修復師提供科學參考，減少油畫修復程序中的不確定因素，由此解決原有油畫三維成像所用的電磁波或射線穿透性差，以及現有的太赫茲成像方法用于油畫成像時分辨率低的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種油畫的三維太赫茲成像方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)生成周期性鋸齒狀太赫茲連續波發射信號；(2)將發射信號分成兩路，得到第一發射信號和第二發射信號；將第一發射信號聚焦到待測油畫上；(3)將第二發射信號和第一發射信號經待測油畫的不同畫層反射后得到的多路反射信號通過混頻器混頻，得到與多路反射信號一一對應的多路差頻信號；(4)分別對各路差頻信號進行采樣，其中，對每一路差頻信號，采樣得到兩個離散的數據序列；對每一路差頻信號的兩個離散的數據序列分別進行離散傅里葉變換，得到與多路反射信號一一對應的第一分析信號和第二分析信號；(5)根據與多路反射信號一一對應的第一分析信號和第二分析信號，得到各路反射信號對應的油畫畫層到混頻器的距離；(6)改變第一發射信號聚焦到待測油畫上的位置；(7)重復執行步驟(3)～(6)，使第一發射信號聚焦到待測油畫上的位置遍歷待測油畫上的所有成像區域，得到待測油畫成像區域中的每一個位置對應的所有油畫畫層到混頻器的距離，進而得到待測油畫成像區域中不同畫層的點的位置信息；(8)根據待測油畫成像區域中不同畫層的點的位置信息及其對應的反射信號光強，重建油畫，得到油畫的三維圖像。

優選地，所述步驟(4)中，任一路反射信號R對應的第一分析信號V₁(k)和第二分析信號V₂(k)分別為：和其中，f₀為第二發射信號的中心頻率，B為掃頻帶寬，t_d為反射信號R相對第二發射信號的時延，N為單個離散的數據序列的采樣點數，k為正數。

優選地，所述步驟(5)中，反射信號R對應的油畫畫層到混頻器的距離為：其中，c為真空光速，表示取與最接近的整數。

總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，具有以下有益效果：本發明對不同油畫畫層對應的差頻信號進行采樣，對每一路差頻信號，采樣得到兩個離散的數據序列，對每一路差頻信號的兩個離散的數據序列分別進行離散傅里葉變換，得到與多路反射信號一一對應的第一分析信號和第二分析信號，根據分析信號的相位和幅度最大值所在的位置，得到待測位置各畫層到混頻器的距離，能有效提高油畫三維成像的分辨率，消除油畫修復的不確定性，為油畫修復師增加科學參考。

附圖說明

圖1是本發明實施例的油畫的三維太赫茲成像方法流程圖；

圖2是周期性鋸齒狀太赫茲連續波發射信號示意圖；

圖3是待測油畫某一深度的切平面圖像；

圖4是重建得到的待測油畫的三維圖像。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。

如圖1所示，本發明實施例的油畫的三維太赫茲成像方法包括如下步驟：