[发明专利]一种差分计算成像装置及方法

说明书

本发明公开了一种差分计算成像装置及方法，包括通过空中接口或者物理接口相连的发射机和接收机；所述的发射机包括信号生成模块与差分探测模式生成及发射模块；所述的接收机包括接收模块，差分信号处理模块，目标定位与差分成像模块与图像质量提升与显示模块；目标定位与差分成像模块根据差分探测模式生成及发射模块生成的差分探测模式信号，功率监控模块获取的探测模式之间的功率信息以及差分信号处理模块所获取的探测模式与目标回波之间的配准信息对目标进行定位和图像重构。该发明大幅提高了目标的探测效率，并可以实现超分辨率成像，成像质量可以通过后续处理得到增强。同时，利用探测模式之间的配合应用可以实现高精度的目标定位。

技术领域

本发明涉及计算成像领域，特别涉及一种差分成像装置及方法。

背景技术

现有的计算成像技术包含两种，基于相干探测的计算成像方法与基于非相干探测的计算成像方法。基于相干探测的计算成像方法发射的信号为相干信号，通过发射阵列和接收阵列增大发射与接收口径，从而获取尽量多的探测目标散射信号的空间分布信息，然后利用逆向求解麦克斯韦方程组对目标的散射(透射/反射)系数分布进行反演，从而得到目标的图像。基于相干探测的计算成像方法在对目标的散射信号进行探测的过程中，需要尽可能多的空间散射信号的信息，从而使得目标图像反演的结果更加接近真实情况；同时，为了降低计算复杂度，通常会根据目标与探测信号之间的关系进行近似求解。

基于非相干探测的计算成像方法则是通过发射空间时间不相干的探测信号对目标进行探测，在获取大量探测样本的条件采用相关算法或者优化算法对目标的图像进行近似求解。该成像方法对探测次数要求高，无法将探测样本之间的随机性提高到比较理想的水平。

现有技术至少存在以下问题：

基于相干探测的计算成像方法对探测口径要求比较严格，成像算法效率低且无法突破衍射极限限制，该成像方法应用条件比较苛刻。基于非相干探测的计算成像方法对探测次数要求高，无法有效降低探测样本之间的相关性，探测系统复杂且成本高。

发明内容

本发明的目的是提供差分计算成像装置及方法，通过该发明可以在保留非相干计算成像系统优点(超分辨率成像能力，抗干扰特性能力)的同时，有效提高成像探测效率，降低成像系统复杂度，缩短成像时间，并能有效降低成像所需的探测条件。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种差分计算成像装置，包括：发射机和接收机；

所述的发射机包括信号生成模块与差分探测模式生成及发射模块；

信号生成模块，用于通过参数配置完成发射信号的生成，生成的发射信号数据传送给差分探测模式生成及发射模块；

差分探测模式生成及发射模块，用于实现差分探测模式中随机差分探测波束的生成、差分探测模式对应发射功率的监控以及以电磁波形式将发射信号发射出去；

所述的接收机包括接收模块、差分信号处理模块、目标定位与差分成像模块与图像质量提升与显示模块；

接收模块用于接收目标反射回波，将其转换为数字信号并输出给差分信号处理模块；

差分信号处理模块完成差分探测模式与回波信号的匹配与校准，并将数据传送给目标定位与差分成像模块与图像质量提升与显示模块；

目标定位与差分成像模块利用探测数据完成对目标位置的估计，并利用差分探测数据完成目标图像重构；

图像质量提升与显示模块根据目标先验知识以及探测物理量的特点完成对目标图像质量的提升，并将图像进行显示。

所述的信号生成模块，具体通过参数化设计满足特定需求的信号编码，产生多通道不相干信号。