[發明專利]一種非定域相位物體邊緣增強方法及其系統

在審

• 申請號: 201910803478.0
• 申請日: 2019-08-28
• 公開（公告）號: CN110441262A
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 高祿;鄭志遠;宋漢全
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41;G01J9/00
• 代理公司: 北京邦創至誠知識產權代理事務所(普通合伙) 11717
• 代理人: 吳強

本發明提供了一種非定域相位物體邊緣增強方法及其系統，增強系統包括激光器、毛玻璃、分束器、第一空間光調制器、第二空間光調制器、第一圖像探測器、第二圖像探測器以及計算機；第一光路上依次設置有第一空間光調制器和第一圖像探測器；所述第二光路上依次設置有第二空間光調制器和第二圖像探測器；所述第一空間光調制器用于向第一光束內加載相位濾波器信息；第二空間光調制器用于向第二光束內加載待測的相位物體信息。本發明利用激光相干光束照射旋轉的毛玻璃獲得在空間上有強度漲落分布的非相干熱光源，在實際應用中非相干光源更具有普遍性，更容易獲取，降低了光源的獲取難度和成本，更加促進該方案的實際應用發展。

技術領域

本發明涉及非定域獲取待測物體信息的成像技術領域，尤其是涉及一種非定域相位物體邊緣增強方法及其系統。

背景技術

基于光場關聯特性的“鬼成像”技術是一種非定域獲取待測物體信息的成像方法。這種成像技術既可以利用糾纏雙光子源實現，也可以采用經典非相干光源實現，其相應的物理原理分別是量子光學的糾纏特性和經典熱光場的關聯特性。目前，“鬼成像”技術的實際應用已經得到了深入發展，如計算“鬼成像”、弱吸收物體鬼成像、x射線鬼成像以及單光子成像等。

然而上述研究均是基于光場的空間坐標關聯，因此只能獲取待測物體的振幅信息。近年來，人們通過理論和實驗研究發現光場軌道角動量也存在著非定域關聯特性，并且利用這一特性，可以實現對角向物體的非定域識別和判定。英國Glasgow大學的B.Jack等研究人員首次利用糾纏雙光子源對相位物體實現了邊緣增強效應。而糾纏光源的相位物體邊緣增強效應光源的獲取難度和成本都非常高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種非定域相位物體邊緣增強方法及其系統，其中提出了基于非相干熱光源的相位物體邊緣增強效應。相比較之下，糾纏光源的相位物體邊緣增強效應光源的獲取難度和成本都非常高，而利用經典的非相干熱光源，降低了光源的獲取難度和成本，更加促進該方案的實際應用發展。

為解決上述技術問題，本發明提供的一種非定域相位物體邊緣增強系統，其包括：激光器、毛玻璃、分束器、第一空間光調制器、第二空間光調制器、第一圖像探測器、第二圖像探測器以及計算機；

所述激光器發出激光光束照射在所述毛玻璃上，所述毛玻璃轉動用于將所述激光光束轉變成非相干光束；

所述分束器設置在所述非相干光束的光路上，用于將所述非相干光束按照光強均分為第一光束和第二光束；所述第一光束的光路為第一光路；所述第二光束的光路為第二光路；

所述第一光路上依次設置有第一空間光調制器和第一圖像探測器；所述第二光路上依次設置有第二空間光調制器和第二圖像探測器；

所述第一空間光調制器用于向第一光束內加載相位濾波器信息；第二空間光調制器用于向第二光束內加載待測的純相位物體信息；

計算機分別與所述第一圖像探測器和第二圖像探測器連接，計算機同步采集所述第一光束和所述第二光束的圖像信息并進行關聯測量獲得相位物體邊緣增強的關聯圖像。

本發明利用激光相干光束照射旋轉的毛玻璃獲得在空間上有強度漲落分布的非相干熱光源，在實際應用中非相干光源更具有普遍性，更容易獲取。與糾纏光源的相位物體邊緣增強效應光源相比，本發明利用經典的非相干熱光源，降低了光源的獲取難度和成本，更加促進該方案的實際應用發展。

另外需要明確的是，純相位物體是其透過率函數中振幅是常數、沒有分布信息，只有相位信息的物體。傳統的光學成像系統是無法直接獲取待測物體的相位信息的，目前獲取待測物體相位信息都需要通過間接測量方法并結合相應的算法進行相位恢復；本發明所提出的系統和方法直接可以對相位物體的輪廓邊緣進行成像，具有非常重要的創新意義。

進一步地，還包括用于帶動所述毛玻璃轉動的步進電機。