[发明专利]一种基于菲涅尔光圈的无镜头红外图像处理方法、存储介质和终端

说明书

本发明公开了一种基于菲涅尔光圈的无镜头红外图像处理方法、存储介质和终端，方法包括以下步骤：将原始图像数据叠加虚拟菲涅尔光圈，形成莫尔直条纹；所述真实菲涅尔光圈和所述虚拟菲涅尔光圈参数相同且具有一定偏差；所述原始图像数据为目标物体发出的红外光线经过真实菲涅尔光圈照射到红外焦平面探测器上得到的图像数据；采用条纹相位扫描法提取莫尔直条纹的信号分量，得到目标物体的包括振幅和相位的信息；进行二维离散傅里叶变换和零频点调整，重建出目标物体图像。本发明采用了基于莫尔条纹的条纹相位扫描法来重建被测光的相位信息，实现了基于菲涅尔光圈的无镜头红外成像，有利于红外焦平面探测器的无镜头成像。

技术领域

本发明涉及图像成像领域，尤其一种基于菲涅尔光圈的无镜头红外图像处理方法、存储介质和终端。

背景技术

相机中镜头的主要任务是对入射光波前进行成形，以便在传感器上形成聚焦图像，而无镜头成像技术是直接利用电荷耦合元件(CCD)或互补金属半导体氧化物芯片(CMOS)等光探测器进行成像的技术。在没有镜头的情况下，传感器只会记录整个场景的平均光强度，这时不会形成图像，当成像系统设计恰当时，可以借助无镜头成像算法从传感器测量值中恢复图像。因此，无镜头成像系统中最重要的就是辅助光学元件设计和图像重建算法设计。

很一段时间以来，相机的设计一直保持不变，为了获取图像，需要使用镜头将来自目标场景的光聚焦到光敏表面上。随着技术的发展，光敏表面已经从照相胶片变成了数字传感器阵列，但是镜头仍然是现代成像系统的重要组成部分。不幸的是，镜头也给成像系统带来了一些限制。首先，尽管探测器通常较薄，但由于镜头复杂性以及镜头和传感器之间所需的较大距离以实现聚焦，所以相机最终变厚。例如，当今最薄的移动摄像机厚度约为5毫米，随着镜头光圈尺寸的增大，厚度也会增加；其次，虽然可见光镜头可以用廉价材料如玻璃和塑料制造，但是用于波长更远的红外和紫外光谱的镜头要么非常昂贵，要么是不可行的；另外，基于镜头的相机总是需要制造后装配，导致制造效率低下。为了避免镜头带来的这些问题，就有了无镜头成像技术的发展。

无镜头成像技术的主要优点是替换了光学镜头，具有可扩展制造、外形小巧、成本低、光通量大等优秀特点。这项技术未来在物联网、天文学、生物医学、军事等领域都有巨大应用潜力。

基于菲涅尔光圈的红外成像系统使用同心圆环状的掩模提高光效，作为无镜头照相机，他的目标的是同时记录光束的位置和方向。传感器测量结果是每个孔径形成的图像的叠加，计算算法的任务是重新组织测量以恢复图像。但是同时，无镜头相机捕获到的图像在进行处理时也会给计算机带来一定的计算负担。

虽然目前应用在无镜头成像方面的方法有很多，主要有编码孔径相机技术、通过阴影和衍射的无透镜显微镜成像、无透镜压缩成像技术、多光谱成像技术、以及深度学习实现无透镜成像等等。但是针对红外领域的无透镜成像技术却是目前研究的弱侧，主要是因为红外图像对比度差、图像噪声明显、分辨率不高等原因。所以目前的研究方向是开发更高效的红外图像重建算法，科研人员们正在朝着这个方向努力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于菲涅尔光圈的无镜头红外图像处理方法、存储介质和终端，提高红外焦平面探测器的无镜头成像效果。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明的第一方面，提供一种基于菲涅尔光圈的无镜头红外图像处理方法，包括以下步骤：

将原始图像数据叠加虚拟菲涅尔光圈，形成莫尔直条纹；所述真实菲涅尔光圈和所述虚拟菲涅尔光圈参数相同且具有一定偏差；所述原始图像数据为目标物体发出的红外光线经过真实菲涅尔光圈照射到红外焦平面探测器上得到的图像数据；

采用条纹相位扫描法提取莫尔直条纹的信号分量，得到目标物体的包括振幅和相位的信息；

进行二维离散傅里叶变换和零频点调整，重建出目标物体图像。