[发明专利]一种强度关联成像系统及其三维成像方法

说明书

本发明涉及一种强度关联成像系统及其三维成像方法，该成像系统包括：发射光路、参考光路、接收光路以及系统控制及数据处理单元；参考光路包括参考相机，发射光路上设置有毛玻璃片和毛玻璃运动驱动电机及控制套件，系统控制及数据处理单元通过控制毛玻璃运动驱动电机及控制套件带动毛玻璃完成各个设定位置的设定运动轨迹的运动，参考相机采集对应的各个散斑场图像数据并发送给系统控制及数据处理单元进行存储；系统控制及数据处理单元根据接收光路实时采集的目标的回波信号、以及内部存储的对应的散斑场图像数据重构目标三维图像。采用无扫描的方式实现三维成像，首次工作时存储各个散斑场图像数据，采用了调制光场预制的方式，提升系统成像速度。

技术领域

本发明涉及光电探测技术领域，尤其涉及一种强度关联成像系统及其三维成像方法。

背景技术

相比传统的被动二维成像方式，激光雷达具有远距离的三维(3D)成像能力，广泛应用于遥感探测、无人驾驶等领域，同时还具有一定穿透遮蔽物(例如：灌木丛、伪装网)的能力。目前，基于时间飞行的激光雷达三维成像是远距离探测的主流方法之一。根据系统是否具有扫描器件可以将其分成扫描式和非扫描式。其中扫描式由于需要逐点扫描，因此其成像效率低，无法兼顾成像分辨率和成像速率；非扫描方式虽然成像速度快，但是其需要大面阵的高时间分辨率探测器阵列，以现在的器件技术水平，还无法实现高分辨率成像。

由量子关联成像技术发展而来的强度关联成像是一种新体制的三维成像技术，其具有探测灵敏度高、分辨率高、非局域成像等特点，可广泛应用于诸多领域。在这种成像系统中，成像分辨率可以通过散斑场的空间相干特性来确定。散斑光束被光束分离器分成两个“双”散斑光束：参考光束和信号光束。参考光束直接由参考臂相机接收探测成像，该相机以规则的间隔对参考光场成像(采样时间应比散斑相干时间短得多)。信号光束通过反射光学系统发射到目标表面，单像素探测器收集与物体相互作用后的信号回波。通过参考相机焦平面探测到的强度分布与回波信号光强度之间的相关探测，可以重构物体的图像。

然而，这种成像技术虽然可以实现远程的高分辨率三维成像，但是成像时间较长，不利于对动态场景的成像探测，因此兼顾高分辨率成像和快速成像是该技术走向实际应用所必须要突破的瓶颈。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种强度关联成像系统及其三维成像方法方法，解决现有技术中不能兼顾高分辨率成像和快速成像的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种强度关联成像系统，包括：发射光路、参考光路、接收光路以及系统控制及数据处理单元；

所述参考光路包括参考相机09，所述发射光路上设置有毛玻璃片02和毛玻璃运动驱动电机及控制套件03，所述系统控制及数据处理单元13与所述毛玻璃运动驱动电机及控制套件03和所述参考相机09分别控制连接；

所述系统控制及数据处理单元13通过控制所述毛玻璃运动驱动电机及控制套件03带动所述毛玻璃02完成各个设定位置的设定运动轨迹的运动，所述参考相机09采集对应的各个散斑场图像数据并发送给所述系统控制及数据处理单元13进行存储；

所述系统控制及数据处理单元13根据所述接收光路实时采集的目标的回波信号、以及内部存储的对应的所述散斑场图像数据重构目标三维图像。

一种基于上述的成像系统的三维成像方法，包括：

步骤1，所述毛玻璃02完成各个设定位置的设定运动轨迹的运动，所述参考相机09采集对应的各个散斑场图像列向量I₁，I₂，…，I_N并发送给所述系统控制及数据处理单元13进行存储；

步骤2，所述毛玻璃02按照设定位置和运动轨迹进行运动，所述系统控制及数据处理单元13从所述接收光路获取目标回波信号向量o₁，o₂，…，o_N；