[发明专利]基于分幅相机的高时间分辨三维成像方法

说明书

技术领域

本发明属于惯性约束聚变诊断技术领域，涉及一种三维成像方法，尤其涉及一种基于分幅相机的高时间分辨三维成像方法。

背景技术

X射线微通道板行波选通分幅相机是一种二维图像获取装置，用于X射线和紫外光谱范围内的超快现象诊断，其应用范围涵盖了核物理学、生物医学光子学、等离子体物理学、强场物理学等国外新型学科。目前，在惯性约束聚变实验中，通过分幅相机获得多幅具有皮秒时间分辨的等离子体箍缩X射线图像，但只是二维的成像系统，仅能获取聚变二维成像图像，无法直观实时确定激光照射不均匀的位置，实验人员不能在线调节实验装置而获得更好的实验结果。

计算机层析技术作为一种诊断工具在医学、工业断层等方面已获得广泛的应用。但是由于受环境等条件限制，没有运用于超快现象诊断过程。

目前，研究惯性约束聚变的国家都获得了二维的皮秒分幅图像的诊断结果，但均没有获得三维图像结果。

发明内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种能获得皮秒（10^-12S）时间分辨的三维图片以及可在为实验过程中直接改进激光束的形态提供可靠依据的基于分幅相机的高时间分辨三维成像方法。

本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种基于分幅相机的高时间分辨三维成像方法，其特殊之处在于：所述方法包括以下步骤：

1）利用分幅相机获取待测目标的二维图像；

2）将步骤1）所获取得到的待测目标的二维图像进行三维重建，得到具有三维视觉效果的待测目标。

上述步骤1）的具体实现方式是：

1.1）精确设计小孔成像光学系统的位置，使得待测目标分别投影在分幅相机的微带上；

1.2）对于一套分幅相机记录系统，同一选通时刻在微带上分别的选通位置，通过小孔成像系统采集到待测目标在不同角度的二维图像；

1.3）随着电脉冲在微带上的传输，每台分幅相机可获得不同时刻的多幅二维图像；

1.4）根据射线发射特性与待测目标内部物质状态的对应关系分别从多幅二维图像的信息数据中解算出成像平面各像素点的X射线的强度系数；

1.5）根据步骤1.4）所得到的成像平面各像素点的X射线的强度系数建立待测目标图像同一时刻不同角度的二维强度矩阵；

1.6）重复步骤1.1）至步骤1.5），建立多台分幅相机获得不同时刻不同方向的多幅二维图像，并建立各个时刻不同角度的二维强度矩阵。

上述步骤1）是利用X射线微通道板行波选通分幅相机获取待测目标的二维图像。

上述分幅相机是按照等方位排布的方式获取待测目标的二维视图。

上述分幅相机的等方位排布的方式是正四边形、正四面体或正六面体。

上述步骤2）的具体实现方式是：

2.1）将步骤1）所获取得到的待测目标的二维图像进行三维数据的计算；

2.2）根据步骤2.1）计算得到的三维数据进行重建，得到具有三维视觉效果的待测目标。

上述2.1）的计算方式是将步骤1）所获取得到的待测目标的二维图像进行图像配准以及三维差值的方式进行三维数据的计算。

本发明的优点是：

本发明公开了一种用于研究物质运动超快过程的图像获取方法，该方法主要应用于惯性约束聚变实验的超快诊断方向，主要由X射线行波选通分幅成像技术和三维重建技术相结合，最终获得三维实时图像信息。首先将多台分幅相机按正四边形、正四面体或者正六面体等方位排布，通过针孔成像系统把X射线目标图像信息分成多幅，再利用多台X射线微通道板行波选通分幅相机将X射线图像信息转换成可见光信息，获得高时间分辨的二维图像，通过精密同步电控制系统获取不同时刻的图像，最后通过特殊算法把获得的二维图像信息进行三维重建，从而获得具有高时间分辨的目标靶丸聚变过程的三维动态图像。本发明的实施使原来得到的二维图片提高至三维。本发明是一种能获得皮秒（10^-12S）时间分辨的三维图片的诊断技术，可以在惯性约束聚变过程中直接观测激光辐射不对称性和靶丸加工不均匀性等位置信息的结果，可在为实验过程中直接改进激光束的形态提供可靠依据，并能节省大量实验时间和经费。

附图说明

图1是本发明所提供的三维成像方法的具体实现原理示意图；

图2是本发明所采用的四边形相机摆放方式示意图；

图3是本发明所采用的正四面体摆放方式示意图；

图4是本发明所采用的正六面体摆放方式示意图。

具体实施方式