[发明专利]一种用于迭代关联成像的阈值选取方法与装置

说明书

本发明公开了一种用于迭代关联成像的阈值选取方法与装置，属于关联成像技术领域，该装置包括微控制器、驱动器、步进电机、伺服电机及迭代关联成像重构系统。本发明引入微控制器驱动伺服电机和步进电机完成赝热光源的制备，阈值选取过程在电脑端完成。该发明方法部分主要使用K‑均值聚类方法对某一特定重构算法中的噪声干扰项和重构有益项进行聚类，由此得到迭代阈值，再以此重构算法得到的重构结果作为初始值构造假设的噪声干扰项，通过迭代运算，实现对实际噪声干扰的逼近，最后和实际噪声做差，从而达到抑制实际噪声干扰的效果。在实际测量过程中，此方法选取的阈值对重构质量有较大提升，可以很好解决迭代关联成像中的阈值选取问题。

技术领域

本发明涉及关联成像技术领域，特别涉及一种用于迭代关联成像的阈值选取方法和装置。

背景技术

关联成像作为一种新的成像方式，因其具有高分辨率，抗干扰能力强，非局域性等优点，成为了近三十年来量子光学领域研究的热点之一。关联成像采用了两个探测器对光场进行符合测量，且对物体反射或者透射的光仅探测总光强而不检测其空间分布，在与目标物体关于赝热光源空间对称的位置处由一电荷耦合器件探测照射至物面的光场空间强度分布，最后通过关联运算重构出物体的像，实现了探测和成像分离。关联成像重构算法作为关联成像中的一个重要环节，在关联成像的实用化进程中发挥着巨大作用。近些年研究人员提出了许多远远优于传统算法的重构算法，但是其重构结果仍然存在着大量背景噪声，可以通过迭代算法对其重构结果进行进一步的提升。迭代重构算法在某一算法的基础上选取适当阈值，再以这一重构算法得到的重构结果作为初始值构造假设的噪声干扰项，通过迭代运算，实现对实际噪声干扰的逼近。最后和实际噪声做差，从而达到抑制实际噪声的干扰的效果。但是，在此之前迭代重构算法的阈值选取只有一个大致的区间，并无系统的选取方法，只能通过多次测试得到一个近似阈值。

发明内容

为了克服现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是将K-均值聚类的方法应用到阈值选取中，从而为迭代关联成像中阈值的选取提供一种可行的办法，可以很好解决迭代关联成像中的阈值选取问题。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

一种用于迭代关联成像的阈值选取的装置，包括激光1、光扩束器2、毛玻璃3、光束分束器4、待测物体5、凸透镜6、桶探测器7、光电耦合器件8、微控制器9、伺服电机驱动器10、步进电机驱动器11、伺服电机12、步进电机13、触摸屏14及计算机15；

其中，所述激光1通过扩束器2后照射在旋转的毛玻璃3上生成赝热光源，赝热光源经过光束分束器4后被分成两束光分别为物臂光束和参考臂光束，物臂光束照射待测物体5，经过凸透镜6成像后被桶探测器7记录总光强，参考光束照射与待测物体5关于赝热光源空间对称位置处的光电耦合器件8后被记录光场分布；所述微控制器9分别通过伺服电机驱动器10和步进电机驱动器11对伺服电机12和步进电机13控制，伺服电机12控制毛玻璃3旋转，步进电机13控制毛玻璃3纵向移动，伺服电机12的旋转角速度和步进电机13的步进速度在触摸屏14上设置，伺服电机12每旋转一周，微控制器9驱动步进电机13移动一个步长，使激光照射到毛玻璃上任意位置；在激光照射毛玻璃过程完成后由微控制器向桶探测器和光电耦合器件同时发射一个脉冲，以此指示桶探测器和光电耦合器件开始执行记录过程，阈值选取过程在计算机15完成。

本发明的另一目的在于提供一种用于迭代关联成像的阈值选取方法，在已知散斑场光场分布、散斑场尺寸大小和采样次数的情况下，对散斑场光场分布生成的矩阵Φ和这一矩阵转置Φ^T或和其伪逆矩阵的乘积结果进行聚类，把使重构质量变差部分称为噪声干扰项，对重构质量有益的部分称为重构有益项，以此选择阈值；阈值选取可通过在计算机中编写阈值选取函数完成。

本发明适用于矩阵类型的迭代关联成像，接下来主要以传统迭代关联成像和迭代伪逆关联成像说明此方法的步骤，具体步骤如下：