[发明专利]一种基于低秩约束的多模光纤内窥镜成像系统

权利要求书

1.一种基于低秩约束的多模光纤内窥镜成像系统，包括：激光器发出一束激光，经偏振片起偏后，照射在相位调制器上进行随机相位调制，调制后的光束经分束器，将反射光路空置，透射光路的光束经光纤耦合器耦合入多模光纤；多模光纤传输的调制光通过设置在多模光纤出射端的光纤准直器解耦，将出射光束准直照射在待测物品；待测物品的反射光通过分束器反射后被光强探测器探测到；其特征在于：

记录所述的相位调制器中加载的随机相位分布掩模和掩模顺序；

在光纤准直器之后放置预校准模块，预校准模块中包含有相机，利用预校准模块的相机记录经每个随机相位分布掩模调制后对应的出射光束的光强分布，记录为预校准光场矩阵，将预校准光场矩阵传输给低秩约束图像重构模块；设预校准光场矩阵对应的像素数共有M个；

所述的相位调制器每加载一个随机相位分布掩模，所述的光强探测器对探测到的反射光的光强求和，并输出给低秩约束图像重构模块；

所述的低秩约束图像重构模块根据预校准光场矩阵和光强探测器输入的采集数据进行图像恢复，包括：

(1)将所有预校准光场矩阵相加并按采样数N计算平均，得到预校准光场矩阵的均值矩阵，对每一个预校准光场矩阵与该均值矩阵做差，得到预校准光场涨落矩阵；将每个预校准光场涨落矩阵按行重组为一个共M个元素的行向量，将N个预校准光场涨落矩阵排列为一个N*M维的测量矩阵A；

(2)对光强探测器探测的N个总光强求均值，并用每一个总光强减去该均值得到涨落光强，N个涨落光强组成测量值Y；基于测量矩阵A和测量值Y利用低秩约束算法重构图像；所述的多模光纤内窥镜成像系统，使用预校准模块进行预校准的过程包括：预先在预校准模块中设置采样数N，同时，在相位调制器中加载生成的N组随机相位分布的掩模，记录N组掩模的随机相位分布以及掩模加载顺序；激光器发出的激光，沿光路传输，经相位调制的空间光束耦合入多模光纤传输，经光纤准直器后光束照射向预校准模块；利用预校准模块中的相机采集经每个随机相位调制后的光束的光强分布，记录为预校准光场矩阵；N为自然数。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的低秩约束图像重构模块中，在利用低秩约束算法重构图像时，是求解优化方程||Y-Ax||₂≤εs.t.rank(x)≤r，来获得重构图像x；其中，||.||₂表示2-范数，ε为设置的迭代阈值，s.t.表示约束条件，rank(x)表示图像x的秩，r是预先设置的图像秩的大小。