[发明专利]在强散射条件下的傅里叶成像装置及方法

权利要求书

1.一种在强散射条件下的傅里叶成像方法，其特征在于，采用一种在强散射条件下的傅里叶成像装置来实现，该成像装置包括照明系统和探测系统，所述照明系统用于向目标物(100)投射光线，所述探测系统用于探测被照明系统的光线照射后的目标物所反射的光强信息；所述照明系统包括光源(10)以及沿光路依次设置的准直透镜(20)、空间光调制器(30)和投影镜头(40)，其中，投影镜头(40)用于扩大被调制的光束的照射范围；所述探测系统包括沿光路依次设置的成像透镜(50)和单像素相机(60)，其中单像素相机(60)用于探测目标物反射光线经过成像透镜(50)后的光强信息；

该成像方法具体包括如下步骤：

S1、按照式(1)生成四组bmp格式的图像并依次加载到所述空间光调制器，使空间光调制器利用这四组bmp格式的图像对经过准直透镜后的光束进行调制；

T(x,y；f_x,f_y；θ)＝a+b·cos(2πf_xx+2πf_yy+θ) (1)

式(1)中，T(x,y；f_x,f_y；θ)代表bmp图像，a、b分别表示平移系数和缩放系数，a和b均取值0.5；θ为相移参数，依次取值以得到四组bmp图像；x,y表示空域坐标；f_x,f_y表示频域坐标；

S2、经过空间光调制器调制后的光束通过投影镜头照射到目标物上，通过成像透镜将目标物反射的携带物体信息的漫散光线传播到单像素相机，再由单像素相机采集目标物的光强信息，得到四组相同维度的光强信号值矩阵；

S3、对四组光强信号值矩阵利用式(2)进行计算，得到目标物的频谱图E；

E＝[D₀-D_π]+j[D_π/2-D_3π/2] (2)

式(2)中，j为虚数单位，D₀、D_π/2、D_π、D_3π/2分别表示目标物被θ取值为得到的四组bmp图像调制的光束照射后，所得到的光强信号值矩阵；

S4、按照预设的压缩比，选取频谱图E中频谱值在预设范围内的低频点以对频谱图E进行压缩采样；

S5、对压缩采样后的频谱图E(f_x,f_y)进行滤波；

S6、对滤波之后的频谱图进行傅里叶逆变换，得到目标物的重构空域图；

步骤S5包括：

S51、自定义滤波半径，以频谱图E(f_x,f_y)的中心点为圆心、以滤波半径为半径作圆；找出频谱图E(f_x,f_y)中的方向线；

S52、对频谱图E(f_x,f_y)中位于所述圆以外且不在所述方向线上的频率点中的噪声点进行均值滤波处理；其中，所述噪声点的判定方法是：对某个频率点，取其八邻域的值，九个值降序排列之后，若该频率点的频率值为最大，且超过九个值均值的两倍，则判定为噪声点。

2.如权利要求1所述的成像方法，其特征在于：步骤S1中于Matlab软件上生成四组bmp格式的图像，且将图像的像素灰度采用四舍五入方法在Matlab软件的double数值类型下置为0或1，然后将图像存储到空间光调制器的SDRAM上；微镜阵列的微镜片通过读取SDRAM上的数值0或1来进行相应的翻转，进行光的空间调制。

3.如权利要求1所述的成像方法，其特征在于：所述低频点为在频谱图E中频谱值小于最大频谱值的1/3的频率点。

4.如权利要求1所述的成像方法，其特征在于，所述滤波半径取频谱图E(f_x,f_y)边长的2/3。

5.如权利要求1所述的成像方法，其特征在于，步骤S51中按如下方式寻找所述方向线：

先对频谱图E(f_x,f_y)中的点按灰度值进行阈值划分，0～50范围内置为50，51～100置为100，101～150置为150，151～200置为200，201～255置为255，此时，频谱图E(f_x,f_y)变为只含有五种灰度值像素的频谱图像；

对所述只含有五种灰度值像素的频谱图像，利用直线的霍夫变换公式进行霍夫变换，在霍夫域寻找最大霍夫值，而后再进行霍夫反变换回到频域，即得到所述方向线。