[發明專利]一種自適應異構變分辨率鬼成像方法及系統

有效

• 申請號: 202010200064.1
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111708176B
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 曹杰;郝群;姜雅慧;張開宇;張應強
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G02B27/48
• 分類號: G02B27/48;G01J1/00
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鄔曉楠

1.一種自適應異構變分辨率鬼成像方法，其特征在于：包括如下步驟，

步驟一，初始化鬼成像參數配置；

初始化配置的鬼成像參數包括高分辨率區域半徑r0,分辨率m*m，離散角度最大值P,離散環數最大值Q；

步驟二，據初始化參數通過數字微鏡陣列器件加載初始非均勻環形散斑，經由管激光器投射到目標物體上，單點探測器接收到的散斑光強信號與對應的目標物體反射的光強信號進行關聯計算實現圖形重構，完成首次散斑投射、鬼成像采樣與圖像重構；

步驟三，確定自適應散斑圓心位置與高分辨率區域半徑大小，通過將經典散斑在極坐標下進行區域劃分、重組和隨機矩陣的像素填充實現非均勻散斑的生成，即異構生成位置和大小對應的自適應調節分辨率的非均勻散斑；

步驟四：將步驟三異構生成位置和大小對應的自適應調節分辨率的非均勻散斑進行投射，對得到的反射光強信號與發射的散斑光強進行關聯計算，對感應區區域進行高分辨率散斑成像，對非感應區區域進行低分辨率散斑成像，完成整體圖形重構，降低數據量，進而提高鬼成像效率。

2.如權利要求1所述的一種自適應異構變分辨率鬼成像方法，其特征在于：步驟二實現方法為，單點探測器接收到的散斑光強信號Si與對應的目標物體反射的光強信號Yi；

Ti＝Si·Yi-SiYi

表示統計平均值，Ti表示重建目標。

3.如權利要求1所述的一種自適應異構變分辨率鬼成像方法，其特征在于：步驟三實現方法為，

步驟3.1中確定自適應散斑圓心位置與高分辨率區域半徑大小包括自動方法或手動方法；

步驟3.2利用自動或者手動方法得到的圓心位置、高分辨率區域半徑、分辨率、離散角度最大值P’和離散環數最大值Q’，通過將經典散斑在極坐標下進行區域劃分、重組和隨機矩陣的像素填充實現非均勻散斑的生成，即異構生成位置和大小對應的自適應調節分辨率的非均勻散斑。

4.如權利要求3所述的一種自適應異構變分辨率鬼成像方法，其特征在于：步驟3.1中，

自動方法確定自適應散斑圓心位置與高分辨率區域半徑大小實現方法為：通過圖像處理算法，利用提前設置的感興趣物體種類從步驟二得到的圖像信息中提取出目標，檢測到目標物體所在的圓形區域，確定圓形區域圓心的位置和高分辨率區域半徑，將分辨率提高到目標參數，重新設置離散角度最大值P’，離散環數最大值Q’；

根據實際情況需求自適應的調節高分辨率中心點的位置：判斷目標中心區域分辨率是否為設置的高分辨率區域的分辨率；若分辨率為高分辨率區域設置的數值，則感興趣區域中心位置為初始設定圓心坐標(x0,y0)；若不等于高分辨率區域設置的數值，則重新選取目標中心區域為散斑高分辨率區域，并確定圓心坐標(x0,y0)；

設定中心區域半徑：利用圖像處理算法得到目標物體的外接圓，確定的中心點坐標與外界遠的最大距離r0’，將r0改為r0’；

手動方法確定自適應散斑圓心位置與高分辨率區域半徑大小實現方法為：人工選取感興趣區域圓心位置，根據實際情況需求自適應的調節高分辨率中心點的位置，設置圓心坐標(x0,y0)和高分辨率區域半徑r0’，重新設置離散角度最大值P’,離散環數最大值Q’，將分辨率提高到目標參數。

5.如權利要求1所述的一種自適應異構變分辨率鬼成像方法，其特征在于：所述激光器選二極管激光器。

6.如權利要求5所述的一種自適應異構變分辨率鬼成像方法，其特征在于：在步驟三散斑生成子模塊運行之前通過增加壓縮感知子模塊降低散斑投射數量達到奈奎斯特采樣數量之下，減少采樣時間同時不損壞成像質量，提升成像效率；

在步驟四的關聯成像子模塊運行之后增加深度學習子模塊，通過深度學習子模塊提前對低分辨率圖像進行訓練達到根據低分辨率圖像預測提升分辨率之后的圖像的目的，從而在較低投射散斑數量情況下實現高分辨率的圖像重建，有效降低散斑投射數量，提高鬼成像效率。