[發(fā)明專利]一種掃描成像方法及系統(tǒng)、存儲介質(zhì)、計算設(shè)備

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• 申請日: 2019-01-10
• 公開（公告）號: CN109596575A
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張子邦;鐘金鋼;鄧綺雯
• 申請（專利權(quán)）人: 暨南大學(xué)
• 主分類號: G01N21/59
• 分類號: G01N21/59;G01N21/84
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 黃磊

本發(fā)明公開了一種掃描成像方法，包括以下步驟：產(chǎn)生一系列的哈達(dá)瑪基底圖案對，將哈達(dá)瑪基底圖案對轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)光場；采集并記錄待掃描物電信號，所述電信號與在結(jié)構(gòu)光場照明下的光信號線性關(guān)聯(lián)對應(yīng)；利用結(jié)構(gòu)光場與對應(yīng)的電信號的關(guān)聯(lián)性，計算重建出待掃描物的透射率圖像。本發(fā)明還公開了一種掃描成像系統(tǒng)，包括：控制模塊，用于產(chǎn)生哈達(dá)瑪基底圖案，并控制系統(tǒng)其它模塊的運(yùn)行；顯示模塊，用于轉(zhuǎn)化哈達(dá)瑪基底圖案并將其轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)光場；像素探測模塊，用于接收光強(qiáng)并產(chǎn)生光信號；采集模塊，用于采集電信號。本發(fā)明利用結(jié)構(gòu)光照明獲取待掃描物的空間信息，無需采用機(jī)械運(yùn)動裝置，能實現(xiàn)無噪聲掃描，完成二維圖像的單像素成像。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種掃描獲取物體的透射率分布圖像的掃描成像方法及系統(tǒng)、存儲介質(zhì)、計算設(shè)備。

背景技術(shù)

世上第一臺掃描儀可追溯到1984年Microtek的產(chǎn)品，該款掃描儀僅能實現(xiàn)灰度掃描；而第一臺能實現(xiàn)彩色掃描的掃描儀是在1989年提出。盡管現(xiàn)在距離第一臺掃描儀的發(fā)明已經(jīng)超過30年，但掃描儀的原理并沒有很大的改變。掃描儀一般是由一個線陣CCD、步進(jìn)電機(jī)、成像透鏡、光源、圖像處理器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和線纜接口組成。

出于成本的考慮，掃描儀使用的是僅有一維空間分辨能力的CCD，但由于掃描的過程本質(zhì)上是二維圖像信息的獲取，因此掃描儀需要利用步進(jìn)電機(jī)來推動線陣CCD，達(dá)到二維圖像信息獲取的目的。線陣CCD、成像透鏡和光源作為一個整體由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動。光源對待掃描物的某一列進(jìn)行照明，待掃描物反射光源的光線，反射光經(jīng)成像透鏡到達(dá)線陣CCD，使物體成像在CCD上。此時，CCD就完成了對待掃描物某一列圖像的獲取。步進(jìn)電機(jī)通過驅(qū)動由線陣CCD、成像透鏡和光源組成的系統(tǒng)，使該系統(tǒng)移動到待掃描物下一列的位置，對待掃描下一列圖像進(jìn)行掃描。如此重復(fù)，直到掃描完待掃描物的所有列。圖像處理器對采集到的一維圖像序列進(jìn)行合成，生成二維圖像。然而，步進(jìn)電機(jī)的使用不但導(dǎo)致了掃描過程中的震動和噪聲，還導(dǎo)致了掃描儀體積的龐大和沉重。另外，傳統(tǒng)掃描儀僅能獲取待掃描物的反射率圖像。

因此，如何實現(xiàn)無機(jī)械運(yùn)動、無噪聲、能獲取待掃描物透射率圖像的功能仍然是一項亟待解決的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種掃描成像方法及成像系統(tǒng)、存儲介質(zhì)、計算設(shè)備，該方法及系統(tǒng)可實現(xiàn)無機(jī)械運(yùn)動、無噪聲地完成二維圖像的單像素成像。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種掃描成像方法，包括以下步驟：

產(chǎn)生一系列的哈達(dá)瑪基底圖案對，將哈達(dá)瑪基底圖案對轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)光場；

利用計算機(jī)控制信號采集器，采集并記錄面形單像素探測器測量到的待掃描物透射光的響應(yīng)電信號，所述電信號與待掃描物在在結(jié)構(gòu)光場照明下的光信號線性關(guān)聯(lián)對應(yīng)；

利用結(jié)構(gòu)光場與對應(yīng)的電信號的關(guān)聯(lián)性，計算重建出待掃描物的透射率圖像。

優(yōu)選的，利用公式(1)和公式(2)生成一系列不同頻率的哈達(dá)瑪基底圖案對：

其中P₊₁和P_-1表示一對互補(bǔ)的哈達(dá)瑪基底圖案，H^-1表示二維哈達(dá)瑪反變換，(x,y)表示空間域的像素坐標(biāo)，(f_x,f_y)表示哈達(dá)瑪變換域的頻率坐標(biāo)，δ_H(f_x,f_y)表示在哈達(dá)瑪變換域中位于(f_x,f_y)處的沖擊函數(shù)。

優(yōu)選的，所述電信號強(qiáng)度表示為：