[发明专利]激光反射断层成像目标反射率分布解算方法

权利要求书

1.一种激光反射断层成像目标反射率分布解算方法，其特征在于：使用脉冲激光照射探测目标，使用非相干探测系统接收探测回波，将回波数据视为目标本体反射率投影分布函数与发射脉冲波形的卷积结果，使用迭代最大似然估计方法从回波数据中提取目标反射率投影分布函数，在解卷积运算过程中引入噪声误差，使用共轭梯度法对目标函数做最小化处理，获得反射率投影分布函数的最优估计值。

2.根据权利要求1所述的激光反射断层成像目标反射率分布解算方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

(1)激光器发射脉冲波形为高斯脉冲的激光光束，发射端用信号发生器对激光脉冲进行调制，发射光束经过一个可调节衰减镜后，由分光镜对光束分束，其中一束光被探测器检测并记录脉冲波形，另一束光经扩束镜扩束后指向目标，目标本体完全被激光光斑覆盖；

(2)目标本体受激光光束照射后反射回波，使用非相干探测体制对回波进行探测，接收端用单像素探测器直接探测反射回波，探测器输出信号经一个射频高速电信号放大器后，由示波器显示波形并采集回波数据；

(3)目标本体置于可旋转转台上，转台的转速均匀可控，调整转台的旋转角度，获取不同角度的目标回波数据；

(4)观察反射回波数据，反射回波是目标本体反射率投影分布函数和发射的高斯脉冲的非平凡卷积结果，采用迭代最大似然估计法对反射回波数据解卷积，得到目标本体反射率投影分布函数；

(5)将经过解卷积处理方法得到的投影数据代入激光反射断层成像处理算法，即可得到重建的探测目标二维轮廓图像。

3.根据权利要求2所述的激光反射断层成像目标反射率分布解算方法，其特征在于：步骤(2)所述的探测器为高带宽高灵敏度Si-APD探测器，镜头采用工业级标准C型口光圈可调、可变焦的光学镜头。

4.根据权利要求2所述的激光反射断层成像目标反射率分布解算方法，其特征在于：步骤(2)的光路设计为非收发同轴模式。

5.根据权利要求2所述的激光反射断层成像目标反射率分布解算方法，其特征在于，步骤(4)所述的解卷积具体包括以下步骤：

(41)对反射率分布进行最大似然估计：构造反射率投影分布的概率计算式；

(42)引入噪声误差量：假设误差量由高斯白噪声产生，将误差量引入解卷积过程；

(43)解算估计量的概率的显式表达式：使用离散近似条件构造并简化反射率分布的概率表达式；

(44)斯特林渐近逼近近似：使用斯特林渐进逼近近似简化反射率分布的概率表达式；

(45)共轭梯度法求解最优估计量：使用共轭梯度法最小化已构造的目标函数式，使用搜索迭代获得最优估计值，达到极限或指定的计算精度后停止迭代。

6.根据权利要求5所述的激光反射断层成像目标反射率分布解算方法，其特征在于，步骤(42)所述误差量的概率表达式为：

其中为待求的目标反射率分布估计量，I为利用回波数据重构的目标原始假设图像，N为的分量数量，分量的有限、小距离量表示为Δp_j，χ²具体为：