[發(fā)明專利]一種高分辨太赫茲圖像處理方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810371343.7
• 申請日: 2018-04-24
• 公開（公告）號: CN110400282A
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 祁峰;寧威
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50;G06T3/40
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 李巨智

本發(fā)明涉及一種高分辨太赫茲圖像處理方法，包括以下過程：獲取成像樣品的幅度和相位矩陣，獲取成像系統(tǒng)的點擴散函數(shù)的幅度和相位矩陣；將成像樣品的幅度和相位矩陣組合成成像樣品的復數(shù)矩陣，將點擴散函數(shù)的幅度和相位矩陣組合成點擴散函數(shù)的復數(shù)矩陣；對成像樣品的復數(shù)矩陣和點擴散函數(shù)的復數(shù)矩陣進行非盲去卷積計算，得到高分辨圖像。本發(fā)明不需要采用昂貴的近場成像方法，可以利用傳統(tǒng)傳感器及光學器件實現(xiàn)高分辨成像，基于電磁場的波動特性，我們引入了相位信息來實現(xiàn)較好的重建進而實現(xiàn)了低成本高分辨成像，使成像分辨率超越傳統(tǒng)探測器和光斑的物理限制，大大擴展了成像系統(tǒng)的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太赫茲圖像處理領(lǐng)域，具體地說是一種高分辨太赫茲圖像處理方法。

背景技術(shù)

太赫茲一般指的是頻率在0.1-10THz頻段的電磁波，由于其獨特的特性，近年來受到人們廣泛關(guān)注。在自然界中許多生物大分子的振動都處在該頻段，這為生物特性的檢測提供了有效手段；太赫茲光子能量低，對探測物不會造成損壞，能夠?qū)崿F(xiàn)無損檢測；太赫茲對許多介電材料和非極性物質(zhì)具有穿透能力，可以作為隱蔽物探測的手段。

太赫茲成像是上述應用的重要組成部分，通常情況下，提高太赫茲圖像分辨率的途徑有兩種：一是通過硬件設(shè)備，使用高靈敏度的探測器；二是通過建立數(shù)學模型，利用圖像處理的方法提高太赫茲圖像的分辨率。前者周期長，成本昂貴而且受到現(xiàn)有技術(shù)的制約，后者成本低，易于實現(xiàn)，已成為太赫茲圖像處理領(lǐng)域重要的研究方向。

現(xiàn)有太赫茲焦平面成像系統(tǒng)其成像分辨率主要依賴于聚焦光斑及傳感器的物理尺寸。雖然近場顯微鏡可以通過探針結(jié)構(gòu)的使用減小光斑尺寸進而提高成像分辨率，但其成本高，并且使用過程中探針需要非常貼近物體表面，因此使用環(huán)境受限，很不方便，同時由于探針的引入降低了系統(tǒng)的動態(tài)范圍。我們提出的方向基于對電磁波衍射引起成像模糊的物理過程的了解，使用普通傳感器采集模糊圖像來進行圖像恢復，利用幅度和相位信息通過去卷積運算來重建圖像。本方法不需要采用昂貴的近場成像方法，可以利用傳統(tǒng)傳感器及光學器件實現(xiàn)高分辨成像。基于電磁場的波動特性，我們引入了相位信息來實現(xiàn)較好的重建進而實現(xiàn)了低成本高分辨成像，使成像分辨率超越傳統(tǒng)探測器和光斑的物理限制，大大擴展了成像系統(tǒng)的性能，這是現(xiàn)有成像系統(tǒng)所不能達到的。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種高分辨太赫茲圖像處理方法，利用幅度和相位兩個信息完成太赫茲圖像去卷積，提高其成像分辨率，解決了太赫茲成像系統(tǒng)點擴散函數(shù)估算不準確的問題。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：

一種高分辨太赫茲圖像處理方法，包括以下過程：

步驟1：獲取成像樣品的幅度和相位矩陣，獲取成像系統(tǒng)的點擴散函數(shù)的幅度和相位矩陣；

步驟2：將成像樣品的幅度和相位矩陣組合成成像樣品的復數(shù)矩陣，將點擴散函數(shù)的幅度和相位矩陣組合成點擴散函數(shù)的復數(shù)矩陣；

步驟3：對成像樣品的復數(shù)矩陣和點擴散函數(shù)的復數(shù)矩陣進行非盲去卷積計算，得到高分辨圖像。

所述成像系統(tǒng)為透射式太赫茲成像系統(tǒng)。

所述成像樣品的復數(shù)矩陣為：g＝A₁.*exp(P₁/180*π*i)

其中，A₁為獲取成像樣品的幅度矩陣，P₁代表獲取成像樣品的相位矩陣。

所述點擴散函數(shù)的復數(shù)矩陣為：k＝A₂.*exp(P₂/180*π*i)

其中，A₂為獲取成像樣品的幅度矩陣，P₂為獲取成像樣品的相位矩陣。

本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點：