[發明專利]一種超分辨率關聯成像系統及成像方法

有效

• 申請號: 201810475010.9
• 申請日: 2018-05-17
• 公開（公告）號: CN108469685B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 陳希浩;孟少英;付強;孔繁慧;李國棟;沙穎慧;史偉偉;吳煒;張靜
• 申請（專利權）人: 遼寧大學
• 主分類號: G02B27/58
• 分類號: G02B27/58
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司 21207
• 代理人: 羅瑩

本發明涉及一種超分辨率關聯成像系統及成像方法，該系統包括光源、閾值濾波控制調控系統和傳統關聯成像符合測量系統。光源發出的光被分束器將分成兩束，其中透射光束照射到透射式的空間光調制器上。反射光束被一個具有空間分辨能力的CCD、EMCCD或CMOS面陣列探測器探測。獲得光強的空間分布通過閾值濾波器按照設定的閾值進行濾波運算，并根據濾波后的強度空間分布面陣數據生成的調制矩陣,用于驅動空間光調制器對與反射光束相對應的透射光強度進行濾波操作。當采用高通濾波時，選擇合適的閾值可以使成像對比度可以達到100%，因此可以完全抵消傳統關聯成像直流背景噪聲的影響，可實現無背景的超分辨關聯成像，成像質量比傳統方法更好。

技術領域

本發明涉及超分辨率關聯成像領域，特別涉及一種基于強度閾值濾波的超分辨率關聯成像系統和方法。

背景技術

關聯成像技術(也稱“鬼”成像)是一種利用熱光場或量子光場的高階時空強度關聯性質，在非定域上實現對物體信息重建的一種新型成像技術。其中，近年來迅猛發展熱光源的關聯成像技術具有很多不同于傳統的透鏡成像或照相技術的優勢，比如，可不用透鏡而成像且原則上適合電磁波譜中任意波長，可不受大氣湍流擾動、空氣混濁或其它散射介質的影響，可以在大氣湍流、云霧遮擋的情況下依然獲得物體清晰的成像，這是傳統經典成像無法做到的。并且熱光源(例如太陽光)與我們日常生活息息相關，相比較量子光源，更容易獲得，因此，研究方向和熱點趨向于基于熱光源的關聯成像技術。正是由于該項技術具有傳統透鏡成像技術所不可替代的作用和優勢，所以在國防、軍事、遙感，通訊、生物醫學等眾多成像技術領域都具有巨大的潛在應用價值。

雖然關聯成像技術在相同的條件下比傳統成像具有更高的成像分辨率，但是依然受制于成像系統的衍射極限，同時關聯成像技術的成像分辨率與對比度是相互制約的關系，通常情況下，高分辨率的成像會導致對比度很低，這是關聯成像技術的不足之處。

發明內容

本發明的一個目的是將對即時強度的閾值濾波技術應用于光學超分辨率關聯成像領域，從而提供一種基于閾值濾波的超分辨成像系統和方法。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的：一種超分辨率關聯成像系統，光源發出的光束被非偏振分束器分成兩路，反射一路中設有具有空間分辨能力的面陣探測器，對反射光束進行探測后接入閾值濾波器進行濾波運算，再根據濾波獲得強度空間分布面陣數據生成驅動矩陣輸入到空間調制器的控制器，控制器按照驅動矩陣驅動空間光調制器對與反射光束相對應的透射光束進行濾波調制；被調制的光束照射到非偏振分束器被分成兩路；透射一路和反射一路分別為探測臂和參考臂；所述探測臂光路中設有探測臂探測器和所述待成像物體，所述探測臂探測器用于采樣所述探測臂光路中經過所述待成像物體后的光場強度總和S＝∫I(x₁)dx₁，稱之為桶探測器；所述參考臂光路中設有具有空間分辨能力的面陣參考臂探測器，用于采樣所述參考臂光路的光場強度分布信號I(x₂)；所述探測臂探測器和面陣參考臂探測器輸出的信號接入到用于重建待成像物體像的符合測量系統；該系統也可以是計算關聯成像系統和壓縮感知關聯成像系統。

進一步地，光源為熱光源、自然光或人造贗熱光源。

進一步地，面陣探測器必須是具有空間分辨能力的CCD、EMCCD、ICCD或CMOS面陣列相機。所述的探測臂探測器既可以是無空間分辨能力的桶探測器，也可以是具有空間分辨能力的面陣列相機。而面陣參考臂探測器是具有空間分辨能力的CCD、EMCCD、ICCD或CMOS面陣列相機。

進一步地，空間光調制器既可以為透射式空間光調制器(spatial lightmodulator，SLM)和反射式的空間光調制器，也可以是數字微鏡器件(digital mirrordevice，DMD)。

一種超分辨率關聯成像方法，采用了前述的一種超分辨率關聯成像系統，包括以下步驟：