一种关联成像系统技术方案

本发明专利技术提供了一种关联成像系统，用于利用热光源对待成像物体进行关联成像，包括：物臂光路，其中设有第一桶探测器和待成像物体，第一桶探测器采样物臂光路中经过待成像物体后的总光场强度信号Sm；第一参考臂光路，其中设有采样第一参考臂光路的光场强度分布信息的参考探测器装置；参考探测器装置包括至少一个参考探测器单元，每一参考探测器单元包括时序控制器和由其控制的多个具有空间分辨能力的参考探测器，在时序控制器控制下多个参考探测器能依次进行曝光以进行采样。本发明专利技术采用多个参考探测器按时间顺序交替曝光，使得曝光帧率可迭加起来，突破了现有参考探测器在采样速度上的限制，从而大大提高了采样速度，缩短了成像时间。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种关联成像系统，用于利用热光源对待成像物体进行关联成像，包括：物臂光路，其中设有第一桶探测器和待成像物体，第一桶探测器采样物臂光路中经过待成像物体后的总光场强度信号Sm；第一参考臂光路，其中设有采样第一参考臂光路的光场强度分布信息的参考探测器装置；参考探测器装置包括至少一个参考探测器单元，每一参考探测器单元包括时序控制器和由其控制的多个具有空间分辨能力的参考探测器，在时序控制器控制下多个参考探测器能依次进行曝光以进行采样。本专利技术采用多个参考探测器按时间顺序交替曝光，使得曝光帧率可迭加起来，突破了现有参考探测器在采样速度上的限制，从而大大提高了采样速度，缩短了成像时间。【专利说明】一种关联成像系统
本专利技术涉及光场成像技术，特别是涉及一种关联成像系统。
技术介绍
关联成像技术(也称“鬼”成像)是一种基于热光场或量子光场的二阶关联特性，对物体信息在非定域上进行重建的一种技术。根据光场统计性质的不同，关联成像有量子成像和热光关联成像之分，但二者实现的成像结果是一致的。由于热光源(例如太阳光)与我们日常生活息息相关，研究方向趋向于基于热光源的关联成像技术。近年来，基于热光源的关联成像技术得到了迅猛发展，不同于传统的透镜成像或照相机技术，热光源的关联成像技术具有独特的优势，比如，可不用透镜而成像，并且不受大气湍流或其它散射介质的影响，可以在大气湍流、云雾遮挡的情况下依然获得物体清晰的成像，这是传统经典成像无法做到的。关联成像技术在国防、军事、遥感，通讯、生物医学等领域都有重要的潜在应用价值，是传统透镜成像技术所不可替代的。关联成像技术的不足之处，则是重建图像所需要的数据量大，约为IO4采样的量级，而目前相机曝光帧率较低，一般为60帧每秒，两者之间的矛盾成为实现实时关联成像的瓶颈。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是要提供一种采样速度高、成像时间快的关联成像系统。本专利技术一个进一步的目的是提供一种实用化的关联成像系统。特别地，本专利技术提供了一种关联成像系统，用于利用热光源对待成像物体进行关联成像，包括:物臂光路，所述物臂光路中设有第一桶探测器和所述待成像物体，所述第一桶探测器用于采样所述物臂光路中经过所述待成像物体后的总光场强度信号Sm，m表示采样次序;第一参考臂光路，所述第一参考臂光路中设有用于采样所述第一参考臂光路的光场强度分布信息的参考探测器装置；其中，所述参考探测器装置包括至少一个参考探测器单元，每一所述参考探测器单元包括时序控制器和由所述时序控制器控制的多个具有空间分辨能力的参考探测器；其中，在所述时序控制器控制下所述多个参考探测器能依次进行曝光以进行所述采样。进一步地，每一所述参考探测器单元还包括:分束装置，用于从所述第一参考臂光路中分出并列的多个子参考光路，每一所述参考探测器分别布置在对应的所述子参考光路中。进一步地,还包括:第二参考臂光路，所述第二参考臂光路中设有第二桶探测器，用于采样所述第二参考臂光路的总光场强度信号Rm ;和阈值构建单元，用于根据所述总光场强度信号Sm和总光场强度信号Rm的比值信号Tm (Sm/Rm)的预定采样次数M0的平均值T。确定针对所述比值信号Tm的上阈值T。+和下阈值T。—，其中，T:>TQ>T。—；其中，所述参考探测器装置设置成仅在所述比值信号Tm大于所述上阈值T。+的情况下或者所述比值信号Tm小于所述下阈值T。一的情况下进行所述采样。进一步地，所述阈值构建单元包括:第一除法器，用于接收来自所述第一桶探测器的所述总光场强度信号Sm和来自所述第二桶探测器的所述总光场强度信号Rm，并产生所述比值信号；累加器，用于对所述预定采样次数Mtl的所述比值信号Tm进行累加；第二除法器，用于根据所述累加器的累加结果和所述预定采样次数Mtl获得所述平均值T0 ;和鉴别器， 用于根据所述平均值T。生成所述上阈值T:和所述下阈值T。—，将所述比值信号与所述上阈值T。+和下阈值T。一进行比较，并仅在所述比值信号大于所述上阈值T:时或者所述比值信号Tm小于所述下阈值T。一时向所述参考探测器装置发送一曝光触发信号，以触发所述参考探测器装置进行所述采样。进一步地，所述阈值构建单元还包括:计数比较器，用于对所述比值信号Tm的采样次数进行计数，以获取所述比值信号Tm的采样次序m，并将所述采样次序m与所述预定采样次数M0进行比较；其中，在所述采样次序m不大于所述预定采样次数M0的情况下，来自所述第一除法器的所述比值信号Tm被送入所述累加器；并且，所述采样次序m大于所述预定采样次数M0的情况下，来自所述第一除法器的所述比值信号Tm被送入所述鉴别器。进一步地，所述至少一个参考探测器单元包括第一参考探测器单元和第二参考探测器单元；其中，在所述比值信号大于所述上阈值T。+时，所述曝光触发信号触发所述第一参考探测器单元中的一个参考探测器进行曝光；在所述比值信号TVj、于所述下阈值T。—时，所述曝光触发信号触发所述第二参考探测器单元中的一个参考探测器进行曝光。进一步地，所述上阈值T。+和所述下阈值T。一分别设定为Τx?+α RdPT^a-a )Tci,其中α为可调节参数且0〈 a〈I。进一步地，所述第一参考探测器单元和所述第二参考探测器单元采样所得的图像矩阵数据分别送入不同的计算机存储器地址A和计算机存储器地址B。进一步地，在计算机存储器地址A和计算机存储器地址B接收的图像矩阵数据数量均为M时，将两者接收的图像矩阵数据相减并对相减结果进行累加求和，通过计算机系统对累加求和结果进行图像处理来得到重建图像。进一步地,所述多个参考探测器排列为具有空间分辨能力的(XD(charge coupleddevice,电荷稱合兀件)或 CMOS (complementary metal oxide semiconductor,互补金属氧化物半导体)面阵列相机。本专利技术的优选实施例基于如下构思:通过获取第一桶探测器和第二桶探测器的光强度比值，来估算光场强度涨落平均值，根据所述光强涨落平均值，设定两个光强阈值，及与其对应的两个电压阈值，在高于上阈值或低于下阈值时，触发参考探测器曝光采样。本专利技术克服了传统关联成像方法中参考探测器采样速度慢的限制，采用多个参考探测器按时间顺序交替曝光，使得曝光帧率可迭加起来，突破了现有参考探测器在采样速度上的限制，从而大大提高了采样速度，缩短了成像时间。本专利技术提高了采样的效率，一是采样数可极大降低，二是计算中不再使用现有技术中矩阵关联乘法运算而使用矩阵加减运算，节省了计算时间。两者的结合，使得在理论上可实现秒量级的准实时成像，突破了现有器件不能实现高速采样和不能满足实时关联成像的限制，使关联成像在成像时间上有质的飞跃，得到的关联成像的图像与特定的图像处理方式相结合，使得关联成像技术无论在成像质量还是成像时间上都接近于实用化。根据下文结合附图对本专利技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本专利技术的上述以及其他目的、优点和特征。【专利附图】【附图说明】后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本专利技术的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。附图中:图1是根据本专利技术一个实施例的关联成像系统的示意性结构布置图；图2是图1所示第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种关联成像系统，用于利用热光源（1）对待成像物体（3）进行关联成像，包括：物臂光路，所述物臂光路中设有第一桶探测器（45）和所述待成像物体（3），所述第一桶探测器（45）用于采样所述物臂光路中经过所述待成像物体（3）后的总光场强度信号Sm，m表示采样次序；第一参考臂光路，所述第一参考臂光路中设有用于采样所述第一参考臂光路的光场强度分布信息的参考探测器装置；其中，所述参考探测器装置包括至少一个参考探测器单元（15、16），每一所述参考探测器单元（15、16）包括时序控制器和由所述时序控制器控制的多个具有空间分辨能力的参考探测器；其中，在所述时序控制器控制下所述多个参考探测器能依次进行曝光以进行所述采样。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李明飞，吴令安，
申请(专利权)人：中国科学院物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11