基于强度关联成像的透射式微视觉系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于强度关联成像的透射式微视觉系统，该系统包括：作为激光发射装置的激光光源和作为激光接收装置的CCD相机；位于激光光源和CCD相机之间的光路上依次设置有第一光阑、激光扩束镜、第二光阑、起偏器、空间光调制器、检偏器、第三光阑、投影透镜、精密控制载物台、会聚透镜，该系统还包括计算机，分别与精密控制载物台、空间光调制器、CCD相机连接，所述计算机通过强度关联成像技术和压缩感知算法获取高分辨率图像。该微视觉系统采用强度关联成像技术，可以有效克服经典光学系统中存在的像差、抗外界干扰能力弱以及分辨率受到光学衍射极限制约等问题，结合压缩感知技术，成像信噪比和对比度高。

Transmission micro vision system based on intensity associated imaging

The utility model discloses a micro vision system transmission based on intensity correlation imaging, the system includes: as the laser source laser emission device and a CCD camera as the laser receiving device; located between the laser source and the CCD camera optical path is arranged with a first aperture, a laser beam expander, second diaphragm, polarizer device, space light modulator and polarizer, third diaphragm, projection lens, precision control stage, converging lens, the system also includes a computer, are respectively connected with the precision control stage, spatial light modulator, CCD camera, the computer to obtain high resolution images through the intensity correlation imaging technique and compressed sensing algorithm. The micro vision system uses the intensity correlation imaging technology, can effectively overcome the aberration in the optical system, the classic anti interference ability is weak and the resolution by the optical diffraction limit problems, combined with compressed sensing, signal noise ratio and high contrast.

【技术实现步骤摘要】
基于强度关联成像的透射式微视觉系统
本技术涉及计算机微视觉
，具体涉及一种基于强度关联成像的透射式微视觉系统。
技术介绍
强度关联成像(关联成像，correlatedimaging)又称“鬼”成像(ghostimaging)或者双光子成像(two-photonimaging)，是一种利用双光子符合探测恢复待测物体空间信息的新型成像技术，近年来在量子光学领域引起了广泛的关注。经典的光学成像是基于光场的一阶关联(强度与相位)获得物体信息，而在关联光学成像中，是利用光场的二阶或者高阶关联，并结合符合测量技术获取物体信息。在关联成像中，光源发射出来的光束被分成两束，分别传送到两个不同的光路——测试光路和参考光路。在测试光路中放有待成像物体，其后有一个桶探测器，用于探测透过物体所有的光的强度信息，而在参考光路中的特定位置用多像素探测器扫描测量，通过两个探测器的符合测量，就可以在参考光路的多像素探测器上得到物体的信息。这种特殊的成像方式在光学成像领域具有巨大的应用价值。计算机微视觉以显微成像和计算机视觉技术为基础，可实现实时、可视化、智能化检测等功能，在微观测量、显微成像等领域有着广泛的应用。计算机微视觉系统主要包括光学显微镜、光源、摄像机、图像采集卡、精密控制载物台等硬件以及图像处理软件。传统的微视觉系统容易受到外界环境如光照，震动等影响，并且成像系统的分辨率受到光学衍射极限的制约，而关联光学成像作为一种新颖的成像技术，能有效克服传统成像系统中存在的问题，并具有很多传统成像系统不具有的优点，如高分辨率，抗噪性能优越，对弱光敏感，物像分离，单像素成像等等。这些优点使得关联光学成像在遥感、弱光探测、显微成像等方面具备良好的应用前景。因此将关联成像技术应用到微视觉系统具有十分重要的意义。
技术实现思路
本技术的目的是为了针对传统微视觉系统抗外界干扰能力弱以及分辨率受到光学衍射极限制约的问题，提出一种基于强度关联成像的透射式微视觉系统，该高分辨率透射式微视觉系统具有结构紧凑，易于实现，结合关联成像技术和压缩感知技术，抗干扰能力强，系统分辨率不受衍射极限的限制，成像信噪比和对比度高。在水质检测，生物医学等领域具有极其重要的作用。本技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：一种基于强度关联成像的透射式微视觉系统，所述透射式微视觉系统包括：作为激光发射装置的激光光源和作为激光接收装置的CCD相机；位于所述激光光源和所述CCD相机之间的光路上依次设置有第一光阑、激光扩束镜、第二光阑、起偏器、空间光调制器、检偏器、第三光阑、投影透镜、精密控制载物台、会聚透镜，所述透射式微视觉系统还包括计算机，所述计算机分别与所述精密控制载物台、所述空间光调制器与所述CCD相机连接，所述计算机通过强度关联成像技术和压缩感知算法获取高分辨率图像。进一步地，所述精密控制载物台用于放置被测物体，所述精密控制载物台的高度及水平位置可调节，确保被测物体的目标区域完全被激光束覆盖。本技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：本技术设计出一个结构紧凑、安装方便、操作简单的透射式微视觉系统。通过采用强度关联成像技术，可以有效克服经典光学系统中存在的像差、抗外界干扰能力弱以及分辨率受到光学衍射极限制约等问题。同时，由于采用单光路强度关联成像技术，相比于传统的双光路强度关联成像技术，系统的结构得到了简化，实用性更强。另外，通过采用压缩感知技术，可以获得高分辨率和对比度的图像。本技术非常有利于微视觉系统的设计及强度关联成像技术的研究。附图说明图1是本技术中公开的基于强度关联成像的透射式微视觉系统的组成示意图；图2是实施例中计算机模拟散斑的示意图；图3是实施例中通过补零将随机散斑图扩展成新散斑图的示意图；图4是实施例中激光束与散斑位置关系的示意图；图5是实施例中精密控制载物台顶部的俯视图；其中，101---激光光源，102---第一光阑，103---激光扩束镜，104---第二光阑，105---起偏器，106---空间光调制器，107---检偏器，108---第三光阑，109---投影透镜，110---精密控制载物台，111---会聚透镜，112---CCD相机，113---计算机。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。实施例本实施例提供了一种基于强度关联成像的高分辨率透射式微视觉系统，图1为实施方式中透射式微视觉系统的组成示意图。该系统由激光光源101、第一光阑102、激光扩束镜103、第二光阑104；起偏器105、空间光调制器106、检偏器107、第三光阑108、投影透镜109、精密控制载物台110、会聚透镜111、CCD相机112、计算机113组成。所述的系统利用强度关联成像技术和压缩感知算法获取高分辨率图像。其中，激光光源101为激光发射装置，CCD相机112为激光接收装置。第一光阑102、激光扩束镜103、第二光阑104、起偏器105、空间光调制器106、检偏器107、第三光阑108、投影透镜109、精密控制载物台110、会聚透镜111依次设置在位于激光光源101以及CCD相机112之间的光路上。所述计算机分别与所述精密控制载物台、所述空间光调制器与所述CCD相机连接，计算机通过强度关联成像技术和压缩感知算法获取高分辨率图像。基于强度关联成像的透射式微视觉系统的图像获取方法，利用强度关联成像技术和压缩感知算法获取图像，其实现步骤如下：S1、利用空间光调制器对激光强度进行调制。通过计算机生成K张n×n的有效散斑区域，将生成的散斑图存储到硬盘。取一张已存储的散斑图，通过补零将每张有效散斑区域扩展成一个M×M的新散斑图，n＜M。在扩展的过程中，以有效散斑区域为中心向周围扩展。然后将已扩展的散斑图加载到空间光调制器上，并调节激光光源、光阑以及激光扩束镜，使激光扩束镜产生的光斑可以完全覆盖加载到空间光调制器上有效散斑区域(对应已扩展的散斑图中心区域的有效散斑区域)。通过不断的加载新的散斑图，可以实现对激光强度的调制。在该具体实施方式中，通过计算机生成10000张128×128的有效散斑区域201，如图2所示，图2为实施方式中计算机模拟散斑的示意图，其中201为所述的有效散斑区域。将生成的散斑图存储到硬盘。取一张已存储的散斑图，通过补零将每张有效散斑区域扩展成一个900×900的新散斑图，如图3所示。图3为实施方式中通过补零将每张有效散斑区域扩展成新散斑图的示意图，其中301为补零扩展的黑色区域。在扩展的过程中，以有效散斑区域201为中心向周围扩展，扩展区域301为黑色。然后将已扩展的散斑图加载到空间光调制器106上，并调节激光光源101、光阑102以及激光扩束镜103，使激光扩束镜103产生的光斑401可以完全覆盖加载到空间光调制器上有效散斑区域201(对应已扩展的散斑图中心区域的有效散斑区域201)，如图4所示。图4为实施方式中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于强度关联成像的透射式微视觉系统，其特征在于，所述透射式微视觉系统包括：作为激光发射装置的激光光源和作为激光接收装置的CCD相机；位于所述激光光源和所述CCD相机之间的光路上依次设置有第一光阑、激光扩束镜、第二光阑、起偏器、空间光调制器、检偏器、第三光阑、投影透镜、精密控制载物台、会聚透镜，所述透射式微视觉系统还包括计算机，所述计算机分别与所述精密控制载物台、所述空间光调制器与所述CCD相机连接，所述计算机通过强度关联成像技术和压缩感知算法获取高分辨率图像。

【技术特征摘要】
1.一种基于强度关联成像的透射式微视觉系统，其特征在于，所述透射式微视觉系统包括：作为激光发射装置的激光光源和作为激光接收装置的CCD相机；位于所述激光光源和所述CCD相机之间的光路上依次设置有第一光阑、激光扩束镜、第二光阑、起偏器、空间光调制器、检偏器、第三光阑、投影透镜、精密控制载物台、会聚透镜，所述透射式微视觉系统还包括计...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宪民，吴衡，甘金强，李海，黄沿江，朱本亮，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东,44