[发明专利]一种透过动态散射体成像恢复的系统和方法

说明书

本发明涉及一种透过动态散射体成像恢复的系统和方法，该系统包括光源及调节单元、动态散射体和成像观测单元；光源及调节单元包括：光源、衰减片和扩束器；当成像时，样品设置在扩束器和动态散射体之间；光源，用于输出准直的单色激光束；衰减片，用于对单色激光束光强进行减弱；扩束器，用于调节经过衰减片的单色激光束的光束直径，使单色激光束的光束直径超出样品上的待测图形；动态散射体，位于刻有待测图形的样品后面，用于加载随机相位，产生散斑；图像采集单元，用于采集记录待测图形的像和经过动态散射体后的散斑图样。本发明将采集到的散斑图样用简单的叠加算法进行散斑叠加，并进行校正和优化，恢复出来的图像保真度很高。

技术领域

本发明涉及散射成像术领域，特别是涉及一种透过动态散射体成像恢复的系统和方法。

背景技术

在生活中，散射现象随处可见，比如蓝天白云，山川河流，水幕电影等给我们展现了生活的多姿多彩。但是，散射现象在某些方面也会给我们造成一定的困扰，比如，雾霾天气能见度低，给交通安全带来隐患；生物医学诊断治疗中，难以对皮肤下的细胞组织成像；还有，对云层后面的飞机,导弹的追踪造成障碍等等。这些雾霾，皮肤组织，烟雾、云层等随机散射介质的存在，导致我们不能直接看到隐藏在这些散射介质后面的目标物体。在传统的成像理念中，只要满足物像关系的物体都能通过透镜等光学成像系统直接成像；但是，物体透过存在雾霾，皮肤，烟雾、云层等随机散射介质的光学系统时得到的是散斑图样；因为散射介质内部的结构中小微粒都是随机分布，光进入散射介质内部会与这些微粒发生撞击，从而导致光束扩散，失去方向性，向各个方向散射，有序图像变得随机紊乱，从而得到的是散斑，难以实现对目标的观测或成像。因此，散射效应成为制约透过散射介质成像技术发展的瓶颈。随着科学技术的发展，人们对散射光的兴趣和要求也越来越高，着力于研究把散射光为我们所用。比如，人们希望可以直接用光学方法观察到细胞组织内部细节；即便在大雾霾的恶劣天气环境下驾驶人仍能看到路况进行无障碍行驶；即便在监控盲区的情况下监控摄像头利用周围环境的漫反射仍能进行无“死角”监控。因此，人们急切希望开发透过散射体成像技术，能够实现无障碍成像。

现有的大部分静态散射成像方法在动态散射体领域受到限制。近年来，随着散射成像技术研究的不断深入，科研工作者把静态散射体的成像研究逐渐地转向为对动态散射体成像研究，而现阶段提出的透过动态散射体成像的方法，普遍存在不足。要么依赖于复杂耗时的恢复算法，实时性差；要么受成像距离的限制，在实际应用中普适性较低；要么受参考点光源尺寸的影响，成像恢复的保真度低。

因此，急需要发明一种操作简单、不需复杂的算法即可恢复成像，使散射成像技术得到更广泛应用的系统或者方法。

发明内容

基于此，有必要针对恢复算法复杂耗时，成像恢复的保真度低的问题，提供一种透过动态散射体成像恢复的系统和方法。

一种透过动态散射体成像恢复的系统，包括：光源及调节单元、动态散射体和成像观测单元；光源及调节单元包括：光源、衰减片和扩束器；当成像时，样品设置在扩束器和动态散射体之间；光源，用于输出准直的单色激光束；衰减片，用于对单色激光束光强进行减弱；扩束器，用于调节经过衰减片的单色激光束的光束直径，使单色激光束的光束直径超出样品上的待测图形；动态散射体，位于刻有待测图形的样品后面，用于加载随机相位，产生散斑；图像采集单元，用于采集记录待测图形的像和经过动态散射体后的散斑图样，对采集到的散斑图样运用叠加算法进行叠加、校正和优化，恢复出待测图形的图像。

优选地，动态散射体为旋转的毛玻璃或者放置在比色皿内的混合液体；动态散射体设置在三维移动平台上，当动态散射体为毛玻璃时，调节三维移动平台时使毛玻璃围绕光路轴线旋转，来加载不同的随机相位，从而获得不同的散斑。

优选地，浑浊液为纯牛奶和纯净水的混合液体。