[發(fā)明專利]基于相空間光學(xué)的數(shù)字自適應(yīng)校正方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910875384.4
• 申請(qǐng)日: 2019-09-17
• 公開（公告）號(hào): CN110675451B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳嘉敏;盧志;肖紅江
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江荷湖科技有限公司
• 主分類號(hào): G06T7/73
• 分類號(hào): G06T7/73;G06T17/00
• 代理公司: 北京金蓄專利代理有限公司 11544
• 代理人: 劉立義

1.基于相空間光學(xué)的數(shù)字自適應(yīng)校正系統(tǒng)，其特征在于，包括：

光學(xué)輸入模塊，用于將物體輸入信號(hào)轉(zhuǎn)化為光學(xué)信息；

相空間調(diào)制模塊，用于對(duì)放置在像面附近的微透鏡陣列進(jìn)行調(diào)制，將帶有物體信息的光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)化為相空間四維信息；

采集模塊，用于記錄三維場(chǎng)景在各個(gè)視角方向上的相空間圖像；

同步觸發(fā)模塊，用于所述相空間調(diào)制模塊與所述采集模塊的同步硬件控制、同時(shí)觸發(fā)；

數(shù)字自適應(yīng)校正三維重建模塊，用于在迭代重建三維信息或者二維圖像的過程中，利用光場(chǎng)的多視角信息估計(jì)光學(xué)像差，并將像差信息用于重建過程中以去除像差；

所述數(shù)字自適應(yīng)校正三維重建模塊，包括：

三維重建模塊，用于使用迭代算法對(duì)四維相空間信息進(jìn)行一次三維或二維重建，得到被重建的三維體積或二維圖像；

光學(xué)像差估計(jì)模塊，用于沿不同子孔徑，對(duì)所述被重建的三維體積或二維圖像進(jìn)行前向投影，得到四維前向投影，并比較所述四維前向投影與四維相空間分布，計(jì)算兩者之間的光流分布，再根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)校正光流分布，去除散焦相位與平移相位的影響，從而估計(jì)出不同子孔徑下的光學(xué)像差；

光學(xué)像差校正模塊，用于將所述光學(xué)像差反作用于迭代算法的前向投影模型之中，對(duì)光學(xué)像差進(jìn)行校正；

迭代更新模塊，將所述三維重建模塊、光學(xué)像差估計(jì)模塊、光學(xué)像差校正模塊進(jìn)行循環(huán)迭代，直至達(dá)到迭代算法迭代上限。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于相空間光學(xué)的數(shù)字自適應(yīng)校正系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)輸入模塊包括：光源、物體及第一透鏡，使用所述光源經(jīng)所述第一透鏡照射在所述物體上，將輸入物體的信息轉(zhuǎn)化為光學(xué)信息。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于相空間光學(xué)的數(shù)字自適應(yīng)校正系統(tǒng)，其特征在于，所述相空間調(diào)制模塊由相空間調(diào)制器件構(gòu)成，所述相空間調(diào)制器件通過在像面附近放置微透鏡陣列，采集微透鏡陣列后焦面附近的空間局部的頻域信息，獲得四維相空間信息。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于相空間光學(xué)的數(shù)字自適應(yīng)校正系統(tǒng)，其特征在于，所述采集模塊包括：第二透鏡及圖像傳感器，所述第二透鏡用于放大或縮小成像光束，匹配光學(xué)衍射極限分辨率與所述圖像傳感器的分辨率，所述圖像傳感器用于進(jìn)行四維相空間圖像采集。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于相空間光學(xué)的數(shù)字自適應(yīng)校正系統(tǒng)，其特征在于，所述同步觸發(fā)模塊包括：硬件程序單元及控制器，所述硬件程序單元用于產(chǎn)生所述相空間調(diào)制模塊與所述采集模塊所需的脈沖電壓信號(hào)；所述控制器用于將所述脈沖電壓信號(hào)輸出至所述相空間調(diào)制模塊與所述采集模塊，進(jìn)行同步控制。

6.基于相空間光學(xué)的數(shù)字自適應(yīng)校正方法，其特征在于，包括：

通過構(gòu)建的相空間光學(xué)系統(tǒng)，對(duì)照明端光路或采集端光路進(jìn)行調(diào)制，采集四維相空間圖像，并進(jìn)行預(yù)處理；

在迭代重建三維信息或者二維圖像的過程中，利用光場(chǎng)的多視角信息估計(jì)光學(xué)像差，并將像差信息用于重建過程中以去除像差；

所述在迭代重建三維信息或者二維圖像的過程中，利用光場(chǎng)的多視角信息估計(jì)光學(xué)像差，并將像差信息用于重建過程中以去除像差的過程包括：

對(duì)四維相空間信息進(jìn)行一次三維或二維重建，得到被重建的三維體積或二維圖像；

沿不同子孔徑，對(duì)所述被重建的三維體積或二維圖像進(jìn)行前向投影，得到四維前向投影，并比較所述四維前向投影與四維相空間分布，計(jì)算兩者之間的光流分布，再根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)校正光流分布，去除散焦相位與平移相位的影響，從而估計(jì)出不同子孔徑下的光學(xué)像差；

將所述光學(xué)像差反作用于迭代算法的前向投影模型之中，對(duì)光學(xué)像差進(jìn)行校正；

進(jìn)行循環(huán)迭代，直至達(dá)到迭代算法迭代上限。