[發明專利]一種基于透射窗的被動非視域半影成像方法

在審

• 申請號: 202010631244.5
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111784815A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 靳辰飛;蘇晴;楊杰;喬凱;唐勐;沈志強;張思琦;劉麗萍;賈樂庚;習宇陽
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06T15/06
• 分類號: G06T15/06;G06T15/20
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 岳昕

一種基于透射窗的被動非視域半影成像方法，涉光學成像領域。解決了現有的被動非視域成像系統應用范圍局限的問題。步驟一、發光的目標物體通過遮擋物上的透射窗入射至接收面上，在接收面上形成半影，通過相機采集接收面上所形成的半影的圖像，并將采集的圖像發送至上位機；步驟二、上位機根據接收的圖像，獲得半影強度向量y；步驟三、根據目標物體和半影所在場景中的物理位置，獲得目標物體的正向傳輸矩陣A；步驟四、根據獲得的半影強度向量y和正向傳輸矩陣A，獲得目標物體的強度向量f；步驟五、根據目標物體的強度向量f，獲得目標物體圖像f′。本發明主要用于對目標物體進行圖像重構。

技術領域

本發明涉光學成像領域。

背景技術

在城市的建筑群間、城市的地下管道、野外植被覆蓋區、地震后的災害區等各類復雜場景中，墻體、街角、障礙物、植被等物體往往會對光線形成硬性遮擋，這種情況下傳統成像系統的視域幾乎完全喪失，對目標的成像幾乎是不可能的。

近年來在計算光學成像這一新興研究領域的快速發展牽引下，產生了專門針對上述情況的非視域成像技術。非視域成像技術可以通過捕捉目標光線在周圍場景中形成的散射光或反射光來重建目標的圖像，具體參見圖1。

非視域成像，是指當物體由于遮擋無法存在于探測器(相機)的視場之內時，傳統的成像方式是沒有辦法獲取到物體的圖像的。非視域成像是先接收物體散射到周圍場景中的多次散射光線，間接來通過計算還原目標的圖像。

非視域成像手段可分為主動方式和被動方式。主動方式指成像系統本身需要提供照明光源，通過周圍場景間接散射到目標上，形成照明狀態。而被動方式指目標本身能夠發光如熱輻射，或者物體被周圍的自然光或環境光直接照明。

現有的被動非視域成像系統是利用目標前方的一個擋板在接收平面上形成半影分布，然后利用該分布可以將隱藏目標解算出來。但是該種被動非視域成像系統有一個很大的缺點，就是目標和接收平面中間必須有一塊小擋板，而且擋板的形狀大小必須預先已知，但是很多情況下，隱藏物前方不一定有小擋板，而且即使有，也難以預先知道其形狀大小，這就大大限制了該種成像的應用范圍。故，以上問題亟需解決。

發明內容

本發明目的是為了解決現有的被動非視域成像系統應用范圍局限的問題，本發明提供了一種基于透射窗的被動非視域半影成像方法。

一種基于透射窗的被動非視域半影成像方法，該方法的具體過程包括：

步驟一、發光的目標物體通過遮擋物上的透射窗入射至接收面上，在接收面上形成半影，通過相機采集接收面上所形成的半影的圖像，并將采集的圖像發送至上位機；

步驟二、上位機根據接收的圖像，獲得半影強度向量y；

步驟三、根據目標物體和半影所在場景中的物理位置，獲得目標物體的正向傳輸矩陣A；

步驟四、根據獲得的半影強度向量y和正向傳輸矩陣A，獲得目標物體的強度向量f；其中，y＝Af+b；

b表示場景中的背景光強度；

步驟五、根據目標物體的強度向量f，獲得目標物體圖像f′。

優選的是，步驟二中，上位機根據接收的圖像，獲得半影強度向量y的具體過程為：

步驟二一、對接收的圖像進行解算，獲得圖像上各像素點的強度信息；

步驟二二、根據各像素點的強度信息，獲得半影強度向量y。

優選的是，步驟二一中，對接收的圖像進行解算，獲得圖像上各像素點的強度信息的實現方式包括：

其中，

x_s為目標物體平面上任意一點的坐標；