[发明专利]基于极线约束的穿散射介质图像采集系统和方法

说明书

本发明涉及光电成像技术领域，特别涉及一种基于极线约束的穿散射介质图像采集系统和方法。该成像系统包括扫描照明模块和成像模块，两者相互配合实现原始数据采集。成像方法应用极线约束原理，首先通过标定获得扫描照明系统和成像系统的极线对应关系，再利用极线扫描成像方式获得初始图像以减小极线间相互的散射影响，从而提高初始成像的信噪比，图像处理结合极线组对应关系和散射模型对初始图像进行组合运算和优化处理，进一步提高成像清晰度获得最终成像结果。本发明结构简单易实现，单次标定后即可对不同场景和目标物进行成像，通过应用极线约束原理在初始图像获取过程中减小了散射的影响，后续运算过程简单，能够有效地提高成像质量。

技术领域

本发明涉及光电成像技术领域，特别涉及一种基于极线约束的穿散射介质图像采集系统和方法。

背景技术

光在雨雾，烟尘，生物组织等介质中传播时会发生散射，从而导致成像过程中的信噪比大幅下降，图像质量退化甚至完全丧失应用价值。目前用以解决穿散射介质成像的方案有波前整形([1]可抑制生物组织散射效应的光学聚焦技术研究进展[J].杨强,曹良才,金国藩.中国激光.2015(09).)、全息方法([2]梁子,安晓英,张茹,et al.基于散斑照明和全息的穿透散射介质成像[J].光学学报,2017(08):142-149.)、传输矩阵([3]黄远辉.光学超衍射极限成像中随机介质传输矩阵获取方法研究[D].西安电子科技大学,2013.)和散斑关联成像([4]Katz O,Heidmann P,Fink M,et al.Non-invasive single-shot imagingthrough scattering layers and around corners via speckle correlations[J].Nature Photonics,2014,8(10):784-790.)等相关方法，这些方法的系统构成和成像过程较为复杂，尤其在数据处理过程中运算量较大，使得成像时间与成像质量很难兼顾，因而实际应用受到较大限制。

极线几何描述了不同图像采集系统视平面上的极线之间以及它们和目标空间中对应极平面间的映射关系。这一约束条件可以将目标点对应的像点限制在像面上的一条极线内，从而简化图像处理的过程并提高成像质量。目前与极线约束相关的研究和应用主要集中双目或多目立体视觉中的目标点匹配，基本可分为极线的标定与校正和极线约束模型的拓展和应用两个方向，在穿散射介质成像方面的研究和成果极少。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术存在成像时间与成像质量很难兼顾的问题，提供一种基于极线约束的穿散射介质图像采集系统和方法。该系统可以在散射介质如雾霾，烟尘等存在的情况下提高成像质量。该方法基于极线成像和散射规律，进一步降低散射影响，提高图像对比度和分辨率。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

基于极线约束的穿散射介质图像采集方法，包括系统标定图像采集和图像处理三个步骤：