[发明专利]一种基于无先验目标定位的大视场散射成像方法和装置

权利要求书

1.一种基于无先验目标定位的大视场散射成像方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

A1：利用传感器采集大视场下的多物体经过散射介质后形成的散斑，在采集的两张不同像距下的散斑图中，通过块匹配算法，建立描述两层散斑间缩放关系的缩放矢量；

A2：利用缩放矢量与目标位置间的耦合关系，通过基于缩放矢量长度和方向信息的无先验目标物位置提取算法，获取多物体的位置信息；

A3：以获取的位置信息为基准，在散斑上以各个物体的位置为中心取矩形块，并计算其自相关，作为各个待重建目标物的自相关信息；

A4：利用相位恢复算法，从各个物体的自相关信息中重建物体空域信息，并依据获取的物体位置，将重建后的物体放置到各自对应的位置上，最终形成完整的大视场多物体重建结果，实现无先验大视场多物体散射成像；

步骤A2中，针对多物体O_k,k＝1,2,…,n同时定位的要求，多物体形成的散斑具有多个缩放中心；将连通域分析算法加入到单物体散斑定位算法中，以适应多物体同时定位的需要，采用基于缩放矢量长度和方向信息的无先验目标物位置提取算法：

(1)利用所述块匹配算法，从两个不同像距的散斑中建立空间对称分布的多个缩放矢量

(2)将缩放矢量长度小于一定阈值以下的区域作为目标物的可能位置，阈值大小根据实际情况自行调节，利用8-连通的连通域算法对识别出的可能位置进行聚类，得到不同的连通域，以聚类得到的连通域的数量作为待重建目标物的数量，在每个连通域内都对应一个物体位置；

(3)选取连通域内缩放矢量长度最短的位置作为该连通域内目标物的初步定位位置；

(4)在该连通域初定位位置附近，利用缩放矢量的方向信息做细微调整，最终确定出该连通域内的物体位置，保证其位于尽可能多的缩放矢量的延长线上；

(5)重复步骤(3)和(4)在每一个连通域上，最终确定出多个物体的位置(s_k,t_k),k＝1,2,…,n和数量n。

2.如权利要求1所述的基于无先验目标定位的大视场散射成像方法，其特征在于，步骤A1中利用传感器采集非相干光照明下的多物体O_k,k＝1,2,…,n经过散射介质后形成的散斑I和I'，其中I和I'的像距不同，I对应的像距为d_i，I'对应的像距为d'_i；像距d_i和d'_i相对于散射介质处于菲涅尔近场范围内；每一个物体O_k对应的位置为(s_k,t_k)；对于多目标物的限制条件为：在物面到散射介质的距离为d₀，散射介质的记忆效应范围为Δθ的前提下，各物体的尺寸小于d₀·Δθ，而相邻两物体的间距大于d₀·Δθ，多个物体形成的联合视场范围大于介质记忆效应范围；对于采集到的不同像距下的散斑，利用块匹配算法，建立描述两层散斑间缩放关系的缩放矢量。

3.如权利要求2所述的基于无先验目标定位的大视场散射成像方法，其特征在于，所述步骤A1中利用块匹配算法建立缩放矢量的过程按照如下公式：

其中V_x,y表示在散斑I'上以(x,y)为中心的搜索块；N_x,y表示在散斑I上以(x,y)为中心的搜索块；(x,y)表示传感器平面的二维坐标分布；Corr(.)表示某种描述两像素块间相关性的函数，Corr(.)值越大表示两像素块间相关性越强；利用公式(1)，得到起点为散斑I平面终点为散斑I'平面的缩放矢量即该缩放矢量带有方向信息，将公式(1)以一定的间距在整个散斑I及I'平面遍历，即可获取到空间对称分布的多个缩放矢量。