[发明专利]一种宽谱非相干光散斑自相关成像探测的低冗余模拟方法

说明书

本发明公开了一种宽谱非相干光散斑自相关成像探测的低冗余模拟方法。包括以下步骤：设置系统参数；选择物面中心点作为标定目标点；生成单一波长下的点扩展函数；将宽谱光源离散成多个单色波长；选出点扩展函数间相关性较小的波长作为模拟中的有效波长；生成各个有效波长对应的物体光场非相干传播到探测面所产生的光强分布；将各个光强分布按照一定比例加权平均得到物体在宽谱照明下在探测面产生的光强分布。本发明可以极大地降低模拟中的冗余，减小计算量，提高模拟效率；可以应用在非相干光的散射成像模拟实验中，为实际应用提供参考，在水下探测，透雾成像等方面都有很大应用前景。

技术领域

本申请涉及非相干光成像模拟领域，尤其涉及一种宽谱非相干光散斑自相关成像探测的低冗余模拟方法。

背景技术

透过散射介质的新型成像技术可以有效解决光透过雾、霾、云或生物组织等散射介质时，出射光场紊乱所导致的传统成像图模糊甚至无效的问题，具有很多优势。其中利用非相干光的散射成像技术更接近自然界中的被动照明场景，应用潜力巨大。仅散斑相关技术领域，就涌现出许多重要的研究成果。自Bertolotti团队在论文《J. Bertolotti, etal., “Non-invasive imaging through opaque scattering layers,” Nature 491,232–234 (2012).》展示了其基于散射介质的光学记忆效应，利用强度相关性重建了隐藏于散射介质后的荧光目标开始，先后有多个团队从成像速度，成像功能等方面对其做了进一步提高。比如，Katz团队在论文《O. Katz, et al., “Non-invasive single-shot imagingthrough scattering layers and around corners via speckle correlations,” Nat.Photon. 8, 784–790 (2014).》中率先提出使用单帧散斑来实现隐藏目标的重建，极大缩减了采样时间，Cua等人所在团队在论文《M. Cua, et al., “Imaging moving targetsthrough scattering Media,” Opt. Express 25, 3935 (2017).》中展示了一种利用背景不变性完成对明亮场景中移动目标的图案重建方法，西安电子科技大学邵晓鹏课题组则在论文《C. Guo, et al., “Tracking moving targets behind a scattering medium viaspeckle correlation,” Appl. Optics 57, 905-913 (2018).》中展示了散斑相关对目标旋转等运动状态的追踪能力。尽管这一成像技术在逐步完善，但是大部分针对宽谱非相干光的成像研究都以实验为主，虽然部分研究有针对单色的非相干赝热光照明进行成像模拟，但这在散斑对比度和有效采样面积等方面都与实际的宽谱非相干光照明有很大区别。所以，亟需提出一种全新的宽谱非相干光散射成像模拟方法，以从根本上做好理论与实验之间的衔接，更好的分析各个过程对应的参数阈值，了解应用极限，获得更详实的研究成果。

发明内容

针对现有技术的不足，本申请实施例的目的是提供一种宽谱非相干光散斑自相关成像探测的低冗余模拟方法，以波长之间的相关性作为筛选条件，只对相关性较低的各个波长分步执行成像仿真操作，以在较少重复步骤下实现有效的宽谱光学模拟。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种宽谱非相干光散斑自相关成像探测的低冗余模拟方法，应用于宽谱非相干光散射成像探测模拟系统，包括：

步骤（1）：设置宽谱非相干光散射成像探测模拟系统的系统参数；

步骤（2）：选择物面中心点作为标定目标点；

步骤（3）：将波长范围为的宽谱光源按照预定波长间距对波长进行均匀的离散性操作，并生成所述标定目标点对应的各个波长的点扩展函数；

步骤（4）：从开始，选出点扩展函数间相关性低于相关性阈值的波长作为采样模拟中的有效波长，并始终保留最大波长作为有效波长；