[發(fā)明專利]一種高斯光鬼成像的光強(qiáng)補(bǔ)償方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810064380.3
• 申請(qǐng)日: 2018-01-23
• 公開（公告）號(hào): CN108303039B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郝群;曹杰;張芳華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/25
• 分類號(hào): G01B11/25
• 代理公司: 北京理工正陽(yáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11639
• 代理人: 王民盛

本發(fā)明涉及一種高斯光鬼成像的光強(qiáng)補(bǔ)償方法，屬于光電成像領(lǐng)域。本發(fā)明根據(jù)給定的已知參數(shù)，通過(guò)公式(1)計(jì)算出變分辨率區(qū)域各像素光強(qiáng)值相同時(shí)每個(gè)像素的參數(shù)，給出高斯光強(qiáng)補(bǔ)償探測(cè)器陣列；該陣列用于鬼成像系統(tǒng)，在滿足光強(qiáng)補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)實(shí)現(xiàn)了大視場(chǎng)、高分辨率成像和快速成像；能夠?qū)τ捎诠庠锤咚狗植籍a(chǎn)生的各個(gè)像素光強(qiáng)不均的現(xiàn)象進(jìn)行補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)準(zhǔn)確成像。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高斯光鬼成像的光強(qiáng)補(bǔ)償方法，屬于光電成像領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鬼成像是一種新型光電成像方法。在鬼成像中，光源被分為兩束，一束光與目標(biāo)作用后被一個(gè)無(wú)空間分辨能力的單像素(或“桶”)探測(cè)器接收，作為探測(cè)臂；另一束光，不與目標(biāo)相互作用，直接被高分辨率陣列探測(cè)器接收，作為參考臂。將這兩臂信號(hào)進(jìn)行二階互相關(guān)運(yùn)算即可得到目標(biāo)信息。高斯光由于其同時(shí)具有量子特性和半經(jīng)典特性，被認(rèn)為是最好的鬼成像光源。

但在實(shí)際操作中，高斯光在空間上服從高斯分布，從而導(dǎo)致其照射在目標(biāo)上的光強(qiáng)總體分布不均。傳統(tǒng)的高斯光鬼成像一般選取定分辨率探測(cè)器作為參考臂，對(duì)于相同反射率的目標(biāo)而言，探測(cè)器上不同像素處接收到的光強(qiáng)差異很大，從而導(dǎo)致重構(gòu)的圖像會(huì)出現(xiàn)中心區(qū)域信號(hào)強(qiáng)，邊緣區(qū)域信號(hào)弱，甚至被噪聲淹沒的現(xiàn)象，從而產(chǎn)生重構(gòu)信息不準(zhǔn)確的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的為了解決高斯光鬼成像存在光強(qiáng)總體分布不均勻的問(wèn)題，提供一種高斯光鬼成像的光強(qiáng)補(bǔ)償方法。同時(shí)，針對(duì)高斯光的空間分布特點(diǎn)設(shè)計(jì)了一種高斯光強(qiáng)補(bǔ)償?shù)奶綔y(cè)器陣列結(jié)構(gòu)，用于鬼成像系統(tǒng)，在滿足光強(qiáng)補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)實(shí)現(xiàn)了大視場(chǎng)、高分辨率成像和快速成像。

本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

一種高斯光鬼成像的光強(qiáng)補(bǔ)償方法，具體步驟如下：

步驟一、將探測(cè)器平面劃分為兩個(gè)區(qū)域：中心定分辨率區(qū)域和周邊變分辨率區(qū)域，給定中心定分辨率區(qū)域半徑r₀、變分辨率區(qū)域外半徑r_M、變分辨率區(qū)域環(huán)數(shù)M以及每環(huán)像素?cái)?shù)N，作為已知參數(shù)；

步驟二、根據(jù)步驟一的已知參數(shù)通過(guò)公式(1)計(jì)算出變分辨率區(qū)域各像素光強(qiáng)值相同時(shí)每個(gè)像素的參數(shù)(θ_j-1、θ_j、r_i、r_i-1)，給出高斯光強(qiáng)補(bǔ)償探測(cè)器陣列；

其中，i為變分辨率區(qū)域第i環(huán)，j為每環(huán)上第j個(gè)像素，a是高斯光場(chǎng)中光強(qiáng)為中心光強(qiáng)處到光斑中心的距離，r_i-1為第i環(huán)上像素的內(nèi)徑，r_i為第i環(huán)上像素的外徑，θ_j-1、θ_j為每環(huán)上第j個(gè)像素頂點(diǎn)的角度坐標(biāo)值。

步驟三、將步驟二給出的高斯光強(qiáng)補(bǔ)償探測(cè)器陣列應(yīng)用于鬼成像系統(tǒng)中，完成目標(biāo)信息的重構(gòu)。

根據(jù)鬼成像理論搭建測(cè)試系統(tǒng)，將高斯光照射在旋轉(zhuǎn)毛玻璃上形成贗熱光源；用桶探測(cè)器采集光源照射到目標(biāo)后的反射光總光強(qiáng)信息，同時(shí)用步驟二得到的高斯光強(qiáng)補(bǔ)償探測(cè)器陣列采集同一光源的二維光強(qiáng)分布信息，經(jīng)過(guò)K次測(cè)量后，得到K組目標(biāo)反射光總光強(qiáng)信息和光源二維光強(qiáng)分布信息；對(duì)目標(biāo)反射光總光強(qiáng)信息和光源二維光強(qiáng)分布信息進(jìn)行計(jì)算，得到目標(biāo)的形貌測(cè)量值。

高斯光強(qiáng)補(bǔ)償探測(cè)器陣列定分辨率區(qū)域?yàn)閭鹘y(tǒng)的鬼成像方式，其成像公式為：

G(x,y)＝<I₁·I₂(x,y)>-<I₁><I₂(x,y)> (2)

公式(2)中，G(x,y)為目標(biāo)的重建函數(shù)，I₁為桶探測(cè)器上的總光強(qiáng)，I₂(x,y)為定分辨率區(qū)域上點(diǎn)(x,y)處的光強(qiáng)，<·>表示K次迭代的均值運(yùn)算。