[發(fā)明專利]二進(jìn)制編碼盤和采用該二進(jìn)制編碼盤的層析成像系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2021-07-06
• 公開（公告）號: CN113566854A
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李保生;王曉巍;蔡峰
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01D5/32
• 分類號: G01D5/32
• 代理公司: 合肥和瑞知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 34118
• 代理人: 金宇平

一種層析成像系統(tǒng)，包括：柱面鏡、光調(diào)制盤、匯聚透鏡和點(diǎn)陣探測器；所述光調(diào)制盤包括圓盤，所述圓盤上由內(nèi)向外劃分多個圓心均與圓盤的圓心重合的圓環(huán)區(qū)域，各圓環(huán)區(qū)域上均沿圓周方向設(shè)有扇形孔，圓環(huán)區(qū)域上所有扇形孔對應(yīng)的圓心角度之和作為該圓環(huán)區(qū)域的光通角度；各圓環(huán)區(qū)域的光通角度形成公比為2的等比數(shù)列。通過該系統(tǒng)可用點(diǎn)陣探測器對光信號進(jìn)行探測，降低了系統(tǒng)成本。本系統(tǒng)借助層析成像原理，單像素情況下仍能保證成像的質(zhì)量和極高的信噪比。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及一種二進(jìn)制編碼盤和采用該二進(jìn)制編碼盤的層析成像系統(tǒng)。

背景技術(shù)

背景噪聲中獲得有用信號能夠成像是近年來研究的重點(diǎn)，層析成像原理在圖像處理中的應(yīng)用非常廣泛。現(xiàn)有的層析成像系統(tǒng)，多采用面陣探測器，或者柱面鏡和線陣探測結(jié)合。面陣探測器和線陣探測器的集成電路復(fù)雜，集成難度相對較大，成本高昂。因此，現(xiàn)有層析成像中，采用柱面鏡將二維光束壓縮成一維光信號后，采用點(diǎn)陣探測器(即單像素探測器)的線性往復(fù)運(yùn)動對一維光信號進(jìn)行采集。由于點(diǎn)陣探測器在運(yùn)動狀態(tài)下采集光信號，其穩(wěn)定性差，出錯率高。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中層析成像系統(tǒng)的搭建成本高的缺陷，本發(fā)明提出了一種二進(jìn)制編碼盤和采用該二進(jìn)制編碼盤的層析成像系統(tǒng)，可采用靜止?fàn)顟B(tài)下的點(diǎn)陣探測器進(jìn)行光信號的采集，降低了術(shù)中層析成像系統(tǒng)的搭建成本高，并保證了成像的質(zhì)量。

本發(fā)明的目的之一采用以下技術(shù)方案：

一種二進(jìn)制編碼盤，包括圓盤，所述圓盤上由內(nèi)向外劃分多個圓心均與圓盤的圓心重合的圓環(huán)區(qū)域，各圓環(huán)區(qū)域上均沿圓周方向設(shè)有扇形孔，且所有圓環(huán)區(qū)域上的扇形孔在圓盤半徑方向上的寬度均相等，圓環(huán)區(qū)域上所有扇形孔對應(yīng)的圓心角度之和作為該圓環(huán)區(qū)域的光通角度；各圓環(huán)區(qū)域的光通角度形成公比為2的等比數(shù)列。

優(yōu)選的，圓環(huán)區(qū)域上的扇形孔在圓盤任意半徑方向上的寬度等于該圓環(huán)區(qū)域的外邊緣和內(nèi)邊緣在圓盤半徑方向上的距離。

優(yōu)選的，沿著圓盤上由內(nèi)向外的半徑方向，各圓環(huán)區(qū)域的通光角度依次遞增或者遞減。

優(yōu)選的，沿圓盤圓周方向扇形孔呈梯形分布；或者，所述圓盤劃分為多個面積相等的扇形區(qū)域，各扇形區(qū)域旋轉(zhuǎn)對稱。

優(yōu)選的，所述圓盤上還設(shè)有標(biāo)記孔，標(biāo)記孔位于最邊緣的圓環(huán)區(qū)域的外周。

優(yōu)選的，所述圓盤上沿圓周方向設(shè)有多個均勻分布的標(biāo)記孔。

本發(fā)明的目的之二采用以下技術(shù)方案：

一種層析成像系統(tǒng)，包括：柱面鏡、光調(diào)制盤、匯聚透鏡和點(diǎn)陣探測器；

柱面鏡用于將入射的平行光束壓縮成一維光信號并透射到光調(diào)制盤上，柱面鏡的出射光位于光調(diào)制盤的中心軸線的同一側(cè)；所述光調(diào)制盤采用上述的二進(jìn)制編碼盤；

所述一維光信號經(jīng)過光調(diào)制盤后透射到匯聚透鏡上，匯聚透鏡將一維光信號聚焦成光點(diǎn)信號，所述點(diǎn)陣探測器用于檢測光點(diǎn)信號。

優(yōu)選的，還包括解碼模塊，解碼模塊用于對點(diǎn)陣探測器的探測值進(jìn)行二進(jìn)制解碼，以獲得一維解碼光信號；或者由點(diǎn)陣探測器對探測值φ進(jìn)行二進(jìn)制解碼，以獲得一維解碼光信號；

對點(diǎn)陣探測器的探測值φ進(jìn)行二進(jìn)制解碼的公式為：