[發(fā)明專利]一種基于動(dòng)態(tài)散斑場(chǎng)的計(jì)算關(guān)聯(lián)成像去噪方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810730898.6
• 申請(qǐng)日: 2018-07-05
• 公開（公告）號(hào): CN109100027B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊照華;劉雨健;袁珩;曲少凡;孫宇哲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01J11/00
• 分類號(hào): G01J11/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 王戈

本發(fā)明公開一種基于動(dòng)態(tài)散斑場(chǎng)的計(jì)算關(guān)聯(lián)成像去噪方法及系統(tǒng)。將固定光強(qiáng)調(diào)制信號(hào)與數(shù)字微鏡調(diào)制器原光強(qiáng)調(diào)制信號(hào)序列中的一幀進(jìn)行置換，然后按照置換后的光強(qiáng)調(diào)制信號(hào)序列將激光器出射的相干光調(diào)制成非相干光，并利用調(diào)制后的非相干光照射物體的方式線性估計(jì)出噪聲的變化從而進(jìn)一步恢復(fù)出真實(shí)的物體反射光光強(qiáng)的信號(hào)，最后通過(guò)將反射光光強(qiáng)的信號(hào)與非相干光的光強(qiáng)調(diào)制光強(qiáng)信號(hào)進(jìn)行計(jì)算關(guān)聯(lián)來(lái)重構(gòu)出被測(cè)物體的圖像。采用本發(fā)明的方法或者系統(tǒng)能夠抵抗關(guān)聯(lián)成像中動(dòng)態(tài)干擾的影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，特別是涉及一種基于動(dòng)態(tài)散斑場(chǎng)的計(jì)算關(guān)聯(lián)成像去噪方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在傳統(tǒng)光學(xué)成像中，一般利用單個(gè)具有分辨能力的二維探測(cè)器對(duì)光強(qiáng)信號(hào)直接進(jìn)行記錄，像與物上的點(diǎn)是一一對(duì)應(yīng)的。與傳統(tǒng)光學(xué)成像不同，計(jì)算關(guān)聯(lián)成像是通過(guò)輻射場(chǎng)分布的強(qiáng)度、相位和空間漲落關(guān)聯(lián)來(lái)得到物體的像。利用量子力學(xué)性質(zhì)，在量子成像機(jī)理上突破了衍射極限的限制，可以在極弱的光強(qiáng)、復(fù)雜的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)波譜段極窄條件下的成像，而且其突破了傳統(tǒng)成像受云、霧和煙塵的影響較大的限制，特別適合在極弱的背景和惡劣條件下成像，計(jì)算關(guān)聯(lián)這種新型的成像方法是在國(guó)防軍事和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有很大應(yīng)用前景。

計(jì)算關(guān)聯(lián)成像是通過(guò)一個(gè)一維單光子探測(cè)器測(cè)得的信號(hào)和虛擬參考臂中的光強(qiáng)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行關(guān)聯(lián)重構(gòu)出圖像。計(jì)算關(guān)聯(lián)成像在實(shí)際使用過(guò)程中存在不足：因?yàn)殛P(guān)聯(lián)成像所用的單光子探測(cè)器靈敏度極高，單光子探測(cè)信號(hào)包含光源的波動(dòng)以及環(huán)境雜散光的擾動(dòng)等，致使測(cè)量受到干擾的影響較大。而且，這類干擾在計(jì)算關(guān)聯(lián)成像中還會(huì)污染照射在物體表面的調(diào)制信號(hào)。最終導(dǎo)致利用光場(chǎng)的漲落信息來(lái)重構(gòu)出物體的圖像的信噪比極低。傳統(tǒng)去噪方法采用具有差分結(jié)構(gòu)的量子關(guān)聯(lián)方法，用于消除系統(tǒng)中的共模噪聲。這種方法的其缺點(diǎn)不僅需要兩個(gè)單光子探測(cè)器，極大地增加了硬件成本，而且只能去除共模噪聲，不能去除大氣環(huán)境中動(dòng)態(tài)干擾等噪聲。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于動(dòng)態(tài)散斑場(chǎng)的計(jì)算關(guān)聯(lián)成像去噪方法及系統(tǒng)，將反射光光強(qiáng)的信號(hào)與非相干光的光強(qiáng)調(diào)制光強(qiáng)信號(hào)進(jìn)行計(jì)算關(guān)聯(lián)來(lái)重構(gòu)出被測(cè)物體的圖像，能夠?qū)崿F(xiàn)圖像重構(gòu)過(guò)程中實(shí)時(shí)的抵抗關(guān)聯(lián)成像中動(dòng)態(tài)干擾的影響。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種基于動(dòng)態(tài)散斑場(chǎng)的計(jì)算關(guān)聯(lián)成像去噪方法，所述方法包括：

獲取被測(cè)物體圖像等級(jí)；

根據(jù)被測(cè)物體圖像等級(jí)設(shè)定圖像分辨率和信噪比；

根據(jù)所述圖像分辨率和信噪比，得到光強(qiáng)調(diào)制信號(hào)序列，所述光強(qiáng)調(diào)制信號(hào)序列包含多個(gè)光強(qiáng)調(diào)制信號(hào)矩陣，每幾個(gè)所述光強(qiáng)調(diào)制信號(hào)矩陣為一個(gè)周期，所述每個(gè)光強(qiáng)調(diào)制信號(hào)矩陣為一幀光強(qiáng)信號(hào)；

根據(jù)所述信噪比確定第kN幀光強(qiáng)信號(hào)，所述第kN幀光強(qiáng)信號(hào)為所述光強(qiáng)調(diào)制信號(hào)序列中每個(gè)周期同一位置處的光強(qiáng)信號(hào)；

獲取設(shè)定動(dòng)態(tài)散斑場(chǎng)的光強(qiáng)信號(hào)；

將所述設(shè)定動(dòng)態(tài)散斑場(chǎng)的光強(qiáng)信號(hào)與所述光強(qiáng)調(diào)制信號(hào)序列中的第kN幀進(jìn)行置換，得到帶有設(shè)定動(dòng)態(tài)散斑的總光強(qiáng)調(diào)制信號(hào)序列；

根據(jù)所述總光強(qiáng)調(diào)制信號(hào)序列，得到反射光光強(qiáng)信號(hào)，所述反射光光強(qiáng)信號(hào)包含有環(huán)境噪聲；

根據(jù)所述反射光光強(qiáng)信號(hào)和所述總光強(qiáng)調(diào)制信號(hào)序列，采用分段線性化法計(jì)算關(guān)聯(lián)成像中的環(huán)境噪聲系數(shù)估值；

根據(jù)所述環(huán)境噪聲系數(shù)估值，得到真實(shí)反射光光強(qiáng)信號(hào)；

根據(jù)所述真實(shí)反射光光強(qiáng)信號(hào)和所述總光強(qiáng)調(diào)制信號(hào)序列進(jìn)行關(guān)聯(lián)計(jì)算，重構(gòu)被測(cè)物體的圖像。

可選的，所述根據(jù)所述總光強(qiáng)調(diào)制信號(hào)序列，得到反射光光強(qiáng)信號(hào)，具體包括：

根據(jù)所述總光強(qiáng)調(diào)制信號(hào)序列，將相干光調(diào)制成非相干光；

將所述非相干光照射在被測(cè)物體上，得到反射光；