[发明专利]一种非视域成像方法及系统

说明书

本发明公开了一种非视域成像方法与系统，该方法包括通过对每条漫反射的光路构建体素空间，和与之体素对应的椭球模型，运用Intersect判断函数，设定概率值的重建阈值对体素进行筛选，存储初步筛选合格的体素并以此填充初步重建图像，不合格的体素进入二次重建步骤，得到二次重建图像，将初步重建图像和二次重建图像合并得到最终重建图像；该系统包括激发单元、接收单元、控制单元和信息处理单元，前三个单元用于构建完整的光路并收集光路信息，通过信息处理单元对目标物体进行图像重建。

技术领域

本发明属于成像技术领域，具体涉及一种非视域成像方法及系统。

背景技术

视线之外是指人眼不能直接观察到被障碍物阻挡的位置，随着数字成像技术的发展，对于视线之外场景的成像具有深远的意义，在军事、消防以及监控等各种领域都具有一定的应用前景。一般的成像系统中，通常使用直接光信号进行计算成像，所述直接光信号是指不经过反射的光，直接光信号强度大，现如今漫反射光等间接光信号逐渐在成像系统中得到使用。对于一些人眼不能直接观察到的场景(诸如火灾等场景)的获取越来越受到重视，非视距成像使用的便是漫反射光，非视域成像可在许多方面带来便利，拓展人类及机器的观察视野。

现有的几种系统使用皮秒激光器作为光源，雪崩光电二极管或条纹相机作为探测器，光路均为经皮秒激光器出射的光到达中继墙，经墙面漫反射至目标物体，再经由物体漫反射回墙面，探测器接收由墙面第二次漫反射回的光，通过探测器和激光器扫描中继墙的点阵列探测到的飞行时间和光强数据经反投影算法处理后重建隐藏物体的表面图像。

通常，现有的非视域成像主要是对三阶或更高阶的漫反射光信号进行数据处理，利用各种算法重建图像，由于探测器的高灵敏度以及散射的随机性，环境光和低阶漫反射光会导致数据冗余度大大增加，致使图像重建速度缓慢，重建质量较差。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提高一种非视域成像方法及系统，可对人眼无法直接观察到的场景进行成像，并且在得到可接受的重建图像质量的基础上，提高图像重建速度。

根据本发明的目的提供的一种非视域成像方法，包括步骤如下：

S1、设置并记录虚拟光源点和虚拟探测点的坐标，获取从目标物体漫反射出来每条光路的光强和飞行时间；

S2、根据当前光路的有效飞行时间计算有效光程，设置最大有效光程和最小有效光程并以此构建空间体素；

S3、根据当前光路的虚拟光源点坐标、虚拟探测点坐标以及当前光路的有效光程构建椭球模型；

S4、判断每一个体素与其椭球模型的椭球面是否相交，剔除其中不相交的椭球模型；

S5、分类存储每一个体素及其对应的椭球模型，并设置概率函数累计迭代体素存在物体的概率值；

S6、遍历所有所述虚拟光源点，将未构建椭球模型的虚拟光源点重复步骤S3；

S7、设置初步重建阈值，并遍历每个体素的概率值是否大于所述初步重建阈值；将所述概率值小于所述初步重建阈值的体素进行二次重建；

S8、根据所述概率值大于所述初步重建阈值的体素进行图像填充得到初步重建图像，合并进行二次重建的体素生成的图像，得到目标图像的最终重建图像。

可选的，所述步骤S7中的二次重建包括步骤如下：

S71、设置二次重建阈值，并判断该体素的概率值是否大于所述二次重建阈值，将所述概率值小于所述二次重建阈值的体素剔除，并根据原体素的体积空间分成若干新体素，重新构建第二体素空间；

S72、读取该体素参与第一次重建时存储的数据；

S73、读取该体素对应的虚拟光源点的椭球模型；