详情

原文传递一种透过动态液体介质的散射成像装置和方法

专利名称：	一种透过动态液体介质的散射成像装置和方法
摘要：	本发明公开了一种透过动态液体介质的散射成像装置和方法，所述装置包括光源及调节模块、空间光调制器、动态成像模块和图像探测模块，其中，光源及调节模块用于产生准直的高斯光束；空间光调制器上加载有零阶贝塞尔光束的相位图样，用于将高斯光束调制为无衍射的零阶贝赛尔光束；动态成像模块包括毛玻璃和动态散射介质，毛玻璃与动态散射介质之间设置有待测目标，毛玻璃能够沿垂直于光路的方向旋转，用于对零阶贝赛尔光束进行散射，动态散射介质用于获得待测目标处光场的频谱信息。本发明通过将入射的高斯光束光调制为无衍射的零阶贝赛尔光束，使得透过动态液体介质的散射成像效果更好，提高了成像分辨率。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	西安电子科技大学
发明人：	邵晓鹏;吴雨祥;何顺福;孙雪莹;计婷;朱进进;蔡晓健;张乐
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-26T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-15T00:00:00+0800
申请号：	CN201910563496.6
公开号：	CN110333205A
代理机构：	西安嘉思特知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	刘长春
分类号：	G01N21/49(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	710000 陕西省西安市雁塔区太白南路2号
主权项：	1.一种透过动态液体介质的散射成像装置，其特征在于，包括光源及调节模块(1)、空间光调制器(2)、动态成像模块(3)和图像探测模块(4)，其中，所述光源及调节模块(1)用于产生准直的高斯光束并入射至所述空间光调制器(2)；所述空间光调制器(2)上加载有零阶贝塞尔光束的相位图样，用于将所述高斯光束调制为无衍射的零阶贝赛尔光束，并将所述零阶贝赛尔光束反射至所述动态成像模块(3)；所述动态成像模块(3)包括毛玻璃(31)和动态散射介质(32)，所述毛玻璃(31)与所述动态散射介质(32)之间设置有待测目标(33)，所述毛玻璃(31)能够沿垂直于光路的方向旋转，用于对所述零阶贝赛尔光束进行散射，使其对所述待测目标(33)产生散斑照明；所述动态散射介质(32)用于获得散斑照明后所述待测目标处光场的频谱信息；所述图像探测模块(4)用于接收携带所述频谱信息的散斑图样。 2.根据权利要求1所述的透过动态液体介质的散射成像装置，其特征在于，所述光源及调节模块(1)包括依次沿光路设置的激光光源(11)、扩束器(12)、光阑(13)和第一透镜(14)，其中，所述扩束器(12)和所述光阑(13)用于调节来自所述激光光源(11)的光束直径，以与所述空间光调制器(2)的调制靶面配合；所述第一透镜(14)用于将所述光束调节为准直的高斯光束。 3.根据权利要求1所述的透过动态液体介质的散射成像装置，其特征在于，所述动态散射介质(32)设置在玻璃容器中，且所述玻璃容器绕所述光路轴线旋转。 4.根据权利要求1所述的透过动态液体介质的散射成像装置，其特征在于，所述动态散射介质(32)为脱脂牛奶、部分脱脂牛奶与水的混合液体、或者氧化锌溶液。 5.根据权利要求1所述的透过动态液体介质的散射成像装置，其特征在于，所述图像探测模块(4)包括第二透镜(41)和探测器(42)，其中，所述第二透镜(41)用于将所述动态散射介质(32)处的携带所述待测目标频谱信息的散斑图样成像于所述探测器(42)上。 6.根据权利要求1至5中任一项所述的透过动态液体介质的散射成像装置，其特征在于，所述空间光调制器(2)上还加载有一级衍射相位。 7.一种透过动态液体介质的散射成像方法，其特征在于，包括：通过散射成像装置获取待测目标的多帧散斑图样；根据所述多帧散斑图样计算所述待测目标的自相关信息；根据所述自相关信息获取所述待测目标的傅里叶幅值信息，以重建出所述待测目标。 8.根据权利要求7所述的透过动态液体介质的散射成像方法，其特征在于，所述多帧散斑图样基于权利要求1至5中任一项所述的散射成像装置获得，并且，通过散射成像装置获取待测目标的多帧散斑图样，包括：控制所述散射成像装置中的毛玻璃旋转n次，每次旋转角度为0.1°；在所述探测器上接收到待测目标的n帧散斑图样In(x,y)： In(x,y)＝\|F[fn(x,y)]\|2，其中，fn(x,y)为透过所述待测目标后的光场。 9.根据权利要求8所述的透过动态液体介质的散射成像方法，其特征在于，根据所述多帧散斑图样计算所述待测目标的自相关信息，包括：对所述多帧散斑图样中的每帧散斑图样做自相关运算，获得所述每帧散斑图样的自相关信息fn(x,y)☆fn(x,y)： fn(x，y)☆fn(x，y)＝F-1{In(x，y)}，其中，☆表示自相关运算符号，F-1表示逆傅里叶变换；将所述多帧散斑图样的自相关信息fn(x,y)☆fn(x,y)进行叠加，获得所述待测目标的自相关信息O(x,y)☆O(x,y)： 10.根据权利要求9所述的透过动态液体介质的散射成像方法，其特征在于，根据所述自相关信息获取所述待测目标的傅里叶幅值信息，以重建出所述待测目标，包括：根据维纳辛钦定理，利用所述待测目标的自相关信息得到所述待测目标的傅里叶幅值信息\|F{O(x,y)}\|： F-1{\|F{O(x,y)}\|2}＝O(x,y)☆O(x,y)，利用相位恢复算法获得所述待测目标的傅里叶相位，并通过傅里叶逆变换重建所述待测目标。
所属类别：	发明专利