[發(fā)明專利]一種基于彩色散斑場(chǎng)的全彩色計(jì)算鬼成像方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910327905.2
• 申請(qǐng)日: 2019-04-23
• 公開（公告）號(hào): CN110319790A
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉志遠(yuǎn);邱龐合;劉欣;丁晶;高文香;李晨;汪月;蘇波;何敬鎖;張盛博;蘇英杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 首都師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/25
• 分類號(hào): G01B11/25
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 李微微

本發(fā)明公開了一種基于彩色散斑場(chǎng)的全彩色計(jì)算鬼成像方法，使用投影儀連續(xù)向待成像物體投射不同的經(jīng)過編碼的彩色散斑圖案，采用單像素探測(cè)器連續(xù)采集待成像物體的反射光信號(hào)，然后恢復(fù)待成像物體的彩色信息，可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的全彩色計(jì)算鬼成像；此外，采用Hadamard矩陣均分成三個(gè)子矩陣；并分別進(jìn)行顏色編碼，最后堆疊形成三幅雙色散斑圖案的方式，可以在保證高質(zhì)量成像的基礎(chǔ)上，大大降低計(jì)算時(shí)間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鬼成像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于彩色散斑場(chǎng)的全彩色計(jì)算鬼成像方法。

背景技術(shù)

鬼成像(GI)，也被稱為對(duì)應(yīng)成像，是一種成像技術(shù)，在過去幾十年中越來越流行。與傳統(tǒng)鬼成像相比，GI是一種對(duì)應(yīng)成像方法，它利用兩束光束在沒有空間分辨率光電探測(cè)器的情況下對(duì)物體進(jìn)行成像。GI系統(tǒng)有兩個(gè)相關(guān)的光束：一個(gè)是信號(hào)光束，在照亮物體后由桶形光電探測(cè)器測(cè)量；另一個(gè)是參考光束，它不穿過物體，直接由電荷耦合器件(CCD)測(cè)量。

GI是一種通過光電流相干測(cè)量獲取目標(biāo)信息的方法。它的第一個(gè)演示使用了雙光子源；因此，由于源光子的糾纏，圖像被解釋為量子現(xiàn)象。后來的實(shí)驗(yàn)和理論工作表明，利用旋轉(zhuǎn)毛玻璃產(chǎn)生的偽熱光可以進(jìn)行GI。然而，偽熱光可以看作是經(jīng)典的電磁波，可以用量子描述來處理雙光子的光探測(cè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

最近，研究人員提出了許多對(duì)鬼成像的擴(kuò)展。為了簡(jiǎn)化光學(xué)系統(tǒng)，大大縮短成像時(shí)間，提出了計(jì)算GI，例如迭代GI、差分GI、標(biāo)準(zhǔn)化GI和壓縮GI等。

為了在特定情況下對(duì)未知場(chǎng)景進(jìn)行全面采樣，許多研究人員采用了不同的光源。使用此策略，圖像將從一組連續(xù)測(cè)量中重構(gòu)，并且使用不同的探測(cè)器可以在多種情況下成像，這些情況對(duì)于多像素圖像傳感器來說是具有挑戰(zhàn)性或不可能的。例如，在波長上成像，如紅外、太赫茲和X射線以及原子成像。

以前的方法是用來重建灰度圖像的；但是，現(xiàn)在正在考慮彩色GI的可能性。此外，由于 GI是由兩個(gè)光束的強(qiáng)度交叉相關(guān)產(chǎn)生的，因此使用實(shí)時(shí)偽彩色編碼技術(shù)比使用相同技術(shù)的經(jīng)典光學(xué)成像更好地克服了光干擾的影響。一些經(jīng)典的光學(xué)相干理論表明，具有偽熱光源的雙色GI可以獲得高質(zhì)量的恢復(fù)圖像。此外，一些實(shí)驗(yàn)還研究了顏色GI，發(fā)現(xiàn)在編碼方案中，使用熱源或軌道角動(dòng)量GI可以獲得單色和彩色鬼圖像。彩色物體的成功成像進(jìn)一步擴(kuò)展了 GI技術(shù)的應(yīng)用：傳統(tǒng)的偽彩色編碼成像技術(shù)只有在使用多波長光源(包含多種顏色的光源) 的情況下才能獲得失真的彩色圖像。后來的實(shí)驗(yàn)表明，使用旋轉(zhuǎn)磨砂玻璃板和計(jì)算GI獲得的 GI顏色與光源的顏色相同。這種偽彩色成像方案稱為基于空間光調(diào)制的偽彩色重影編碼成像。與其他方法相比，該方法可以在不改變光源和空間濾波器的情況下獲得不同顏色的圖像。該成像方案也明顯適用于其他偽彩色編碼成像技術(shù)，例如等密度偽彩色編碼。但是一般來說，這幾種恢復(fù)彩色物體或單像素圖像的鬼成像需要三個(gè)光譜過濾單像素光電探測(cè)器進(jìn)行采集。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種基于彩色散斑場(chǎng)的全彩色計(jì)算鬼成像方法，可以提高成像質(zhì)量。

一種全彩色計(jì)算鬼成像方法，使用投影儀連續(xù)向待成像物體投射不同的經(jīng)過編碼的彩色散斑圖案，采用單像素探測(cè)器連續(xù)采集待成像物體的反射光信號(hào)，然后恢復(fù)待成像物體的彩色信息，實(shí)現(xiàn)全彩色計(jì)算鬼成像；其中，所述彩色散斑圖案由三幅雙色散斑圖案疊加而成；三幅雙色散斑圖案分別為紅色和黑色像素點(diǎn)組合，綠色和黑色像素點(diǎn)組合以及藍(lán)色和黑色像素點(diǎn)組合而成。

較佳的，三幅雙色散斑圖案中兩種顏色的分布方式服從均勻隨機(jī)分布。

較佳的，所述恢復(fù)待成像物體的彩色信息的方法為：