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原文传递合成孔径穿散射介质成像的系统和方法

专利名称：	合成孔径穿散射介质成像的系统和方法
摘要：	本发明涉及一种合成孔径穿散射介质成像的系统和方法，属于光电成像领域。该成像系统包括激光照明模块和图像采集模块，两者相互配合实现原始数据采集。成像方法基于自相关原理，为了突破记忆效应对目标物整体的限制，系统采用合成孔径的方法对目标物进行采集。得到原始图像之后，通过自相关原理和HIO算法对原始图像进行处理，以得到相对清晰的单幅图像的恢复图像，最后通过图像拼接算法得到最终的目标物穿散射介质恢复图像。本发明结构简单易实现，通过一次系统搭建可以进行长时间的稳定工作。后续运算过程简单，可以得到突破记忆效应的质量相对较高的穿散射介质图像，有效减小了散射介质在成像过程中对目标物的影响，有效提高了成像质量。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京理工大学
发明人：	郝群;胡摇;曹睿;张韶辉;程雪岷
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-21T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-16T00:00:00+0800
申请号：	CN201910423238.8
公开号：	CN110132901A
代理机构：	北京理工正阳知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	王民盛
分类号：	G01N21/53(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	100081 北京市海淀区中关村南大街5号
主权项：	1.合成孔径穿散射介质成像方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤一、图像采集；首先确定系统各部分参数；基于系统结构设置基本参数，参数包括：激光器波长λ，4f系统透镜焦距f，DMD微镜尺寸d，目标物和散射介质之间的距离u，散射介质等效厚度L；其次，确定系统记忆效应限制范围和像素个数；由于通过DMD所采集到的子图像需要在记忆效应范围之内，所以，对于子图像尺寸Δx要满足公式Δx≤uλ/πL，以便于最终的图像能够有效的突破记忆效应的限制，其中Δx表示子图像大小，u表示目标物和散射介质之间的距离，λ表示激光器波长，L表示散射介质等效厚度。子图像尺寸直接对应着DMD靶面的大小、DMD中微镜的个数和CCD探测器的像素个数；得到子图像大小之后，就能够确定对DMD的控制，得到实验所需要的子图像成像范围；然后采集多幅子图像，采集的所有子图像共同构成所需采集的整体图像；步骤二、子图像的恢复采集得到的子图像为I(m，n)(x，y)，其中(x，y)表示每一幅子图像中的像素点坐标，(m，n)表示子图像在整体被采集图像中所占的位置；之后对得到的子图像做自相关运算，其中表示二维自相关运算，R(m，n)(x，y)表示标号为(m，n)位置的子图像的自相关结果；利用自相关运算得到的结果为：其中FT{·}为傅里叶变换算符，FT-1{·}为逆傅里叶变换算符，通过式(1)可以得到功率谱函数Smeas(kx，ky)＝\|FT{R(m，n)(x，y)}\|，其中(kx，ky)为原坐标为(x，y)通过功率谱函数公式变化的结果坐标；最终，将功率谱函数带入迭代恢复算法中(iterative Fienup-type算法)得到子图像I(m，n)(x，y)的最终恢复图像；重复本步骤即能够得到每幅子图像的最终恢复图像；步骤三、图像拼接步骤二得到的每幅最终恢复图像中包含了原图中各个部分的幅值信息，但是由于采集过程中的震动和其他影响，直接拼接的效果可能并不理想；利用特征点检测算法将每幅最终恢复图像拼接，消除微小错位的影响，以达到最好的拼接效果，最终恢复图像突破记忆效应的限制。 2.实现如权利要求1所述方法的装置，其特征在于：包括：CCD探测器、准直激光光源、扩束镜、数字微镜阵列、衍射光栅、散射介质、一级4f系统以及二级4f系统；准直激光光源通过扩束镜，将激光扩束为直径足够的光束并且照射目标物体，投射光穿过散射介质，之后经过衍射光栅进行系统入射角调整进入一级4f系统并且在DMD面上呈现倒立实像，实像经过数字微镜阵列进行大小限制，保证每次出射光满足记忆效应的范围，之后经过二级4f系统最终到达CCD靶面进行图像采集。 3.如权利要求2所述装置，其特征在于：所述一级4f系统包括第一凸透镜和第二凸透镜；所述二级4f系统包括第三凸透镜和第四凸透镜；所述第一凸透镜、第二凸透镜、第三凸透镜和第四凸透镜的焦距同为f。 4.如权利要求2所述装置，其特征在于：一级4f系统、二级4f系统和数字微镜阵列对单一孔径的成像大小加以限制。
所属类别：	发明专利