[发明专利]基于低通滤波的超分辨率关联成像系统及成像方法有效

专利信息
申请号: 201710387872.1 申请日: 2017-05-27
公开(公告)号: CN107219638B 公开(公告)日: 2019-05-10
发明(设计)人: 陈希浩;孟少英;孔繁慧;吴炜;付强;张静;夏玉敏 申请(专利权)人: 辽宁大学
主分类号: G02B27/58 分类号: G02B27/58
代理公司: 沈阳杰克知识产权代理有限公司 21207 代理人: 娄华
地址: 110000 辽宁*** 国省代码: 辽宁;21
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摘要:
搜索关键词: 基于 滤波 分辨率 关联 成像 系统 方法
【说明书】:

发明涉及一种基于低通滤波的超分辨率关联成像系统及成像方法,参考臂光路和探测臂光路都使用具有空间分辨能力的CCD、EMCCD或CMOS面阵列探测器,对通过探测臂光路的探测目标或者由其反射散射的光场强度分布和参考臂光路的光场强度分布按照一定的时间序列同步进行一定时间的曝光拍摄,将曝光数据依次接入对应的空间滤波器,为参考臂空间滤波器和探测臂空间滤波器设定一个合适的阈值,根据阈值将每个时序点获得的面阵数据信号依次通过参考臂空间滤波器或探测臂空间滤波器进行低通滤波运算,最后将参考臂光路和探测臂光路获得的这两组面阵数据按照传统热光关联成像的原理和方法进行处理则实现对待成像物体实现超分辨率关联成像。

技术领域

本发明涉及超分辨率关联成像领域,特别涉及一种基于低通滤波的超分辨率关联成像系统和方法。

背景技术

关联成像技术(也称“鬼”成像)是一种利用热光场或量子光场的高阶时空强度关联性质,在非定域上实现对物体信息重建的一种新型成像技术。其中,近年来迅猛发展热光源的关联成像技术具有很多不同于传统的透镜成像或照相技术的优势,比如,可不用透镜而成像且原则上适合电磁波谱中任意波长,可不受大气湍流扰动、空气混浊或其它散射介质的影响,可以在大气湍流、云雾遮挡的情况下依然获得物体清晰的成像,这是传统经典成像无法做到的。并且热光源(例如太阳光)与我们日常生活息息相关,相比较量子光源,更容易获得,因此,研究方向和热点趋向于基于热光源的关联成像技术。正是由于该项技术具有传统透镜成像技术所不可替代的作用和优势,所以在国防、军事、遥感,通讯、生物医学等众多成像技术领域都具有巨大的潜在应用价值。

虽然关联成像技术在相同的条件下比传统成像具有更高的成像分辨率,但是依然受制于成像系统的衍射极限,同时关联成像技术的成像分辨率与对比度是相互制约的关系,通常情况下,高分辨率的成像会导致对比度很低,这是关联成像技术的不足之处。

发明内容

本发明的一个目的是将空间低通滤波技术应用于光学超分辨率关联成像领域,从而提供一种基于低通滤波的超分辨成像系统和方法。

一种基于低通滤波的超分辨率关联成像系统,用于利用光源对待成像物体进行空间关联成像,包括:光源发出的光束被非偏振分束器分成两路:探测臂光路和参考臂光路。

所述探测臂光路中设有具有空间分辨能力的探测臂探测器和所述待成像物体,所述探测臂探测器用于采样所述探测臂光路中经过所述待成像物体后的光场强度空间分布信号,探测臂探测器输出信号接入探测臂空间滤波器。

参考臂光路,所述的参考臂光路中设有具有空间分辨能力的参考臂探测器,用于采样所述参考臂光路的光场强度分布信号,参考臂探测器输出信号接入一个参考臂空间滤波器。

进一步地,所述光源为热光源、自然光或人造赝热光源。

进一步地,所述参考臂探测器和探测臂探测器均为具有空间分辨能力的CCD(charge coupled device,电荷耦合元件)、EMCCD(Electron-Multiplying CCD,电子倍增电荷耦合元件)、ICCD(增强电荷耦合元件,Intensified CCD)或CMOS(complementarymetal oxide semiconductor,互补金属氧化物半导体)面阵列相机。

进一步地,所述探测臂空间滤波器和参考臂空间滤波器分别为均值滤波器、中值滤波器、Lee局域统计自适应滤波器、Frost滤波器、Sigma滤波器、改良K-均值自适应滤波或Gamma滤波器中的一种。

一种基于低通滤波的超分辨率关联成像方法,采用了所述的一种基于低通滤波的超分辨率关联成像系统,包括以下步骤:

1)对通过探测臂光路的探测目标或者由其反射散射的光场强度分布和参考臂光路的光场强度分布按照一定的时间序列同步进行一定时间的曝光拍摄,并将其每次曝光获得的数据输出依次接入对应的空间滤波器,即参考臂空间滤波器和探测臂空间滤波器;

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