[发明专利]一种利用散射光对目标物体进行成像的方法

说明书

本发明涉及一种利用散射光对目标物体进行成像的方法，其硬件包括：光源、光调制器、光强探测器、数字采集卡和工控机。成像步骤包括：S1，光从光源经过调制器，变成空间调制光；S2，空间调制光照射到目标物体上，然后在目标物体表面反射，或透过目标物体；S3，来自目标物体的反射光或透射光，经散射进入光强探测器，被转化为光强信息；S4，将光强信号转化为数字信号，由采集装置收集，传入工控机；S5，根据预设编码方案更换调制图案，重复S1‑S4，在工控机内存储一系列光强信息；S6，在工控机内利用采集的光强序列通过反解算法重构出目标物体的一帧图像；S7，重复S1‑S6，重构出目标物体的下一帧图像。

技术领域

本发明属于图像处理、计算成像技术领域，设计了一种利用散射光对目标物体进行成像的系统方案。

背景技术

从动物的眼睛到日常使用的照相机，其成像的关键都在于来自目标物体的且有空间分布的光场信息，并由空间分布的大量传感器探测。然而，若光线经过严重的随机散射，则其空间分布信息将被破坏，似乎失去了用于成像的价值。这样的情况出现在许多的应用场景中，如被恶劣天候(风、雨、雪、雹、雾等)、严重空气污染(烟、霾、沙尘等)、混浊液体、云层等透射型散射介质隔绝情况下的成像，又如来自目标物体的光线经过纸张、建筑物墙壁、粗糙器物等表面漫反射条件下的成像。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有成像系统无法利用散射光成像的问题，提出了一种利用散射光对目标物体进行成像的方法，能够在多种特殊场合满足高速、高质量的成像需求。

本发明解决技术的方案是：一种利用散射光对目标物体进行成像的方法，涉及的部件包括光源、空间光调制器、光强探测器、数字采集装置和工控机，包括如下步骤：

步骤S1，从预设的一套编码方案中选取一张调制图案，使光源经过调制器后，变成带有该调制图案的空间调制光；

步骤S2，令空间调制光照射到目标物体上，然后在目标物体表面反射或透过目标物体；

步骤S3，从来自目标物体的反射光或透射光中任选一路，经散射进入光强探测器，被转化为光强信息；

步骤S4，将光强信号转化为数字信号，由数字采集装置收集，传入工控机；

步骤S5，重复步骤S1-S4，在工控机内存储一系列光强信息；

步骤S6，在工控机内利用采集的光强序列，根据编码方案通过反解算法重构出目标物体的一帧图像；

步骤S7，重复S1-S6，重构出目标物体的下一帧图像，完成对目标物体实时成像。

所述空间光调制器采用LED或光栅或微镜阵列或毛玻璃。

所述编码方案采用正交基组一类的编码方案，包括Hadamard、DCT、FFT、小波变换正交基组。

所述编码方案具体为：将正交基组中的每一个正交基向量排列为二维图案，并将图案按一定顺序排列，得到编码方案。

所述步骤S3中，在极弱光条件下，采用单光子雪崩二极管作为光强探测器。

通过一系列有序的调制光照射和信号采集，获取成像所需的完整或大部分信息。

通过反解算法，根据采集到的光强度序列，重构得到目标物体的图像。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

1)改变了传统成像系统中引用反射光成像的原理，通过对光源的处理，使整个系统应用散射光来进行成像，保证当来自目标物体的光线被严重散射后，仍能对目标物体进行成像；

2)采用无空间分辨率的单点探测器，工业复杂度低，成本低；