太赫兹时域光谱成像复原方法、装置、存储介质及终端制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种太赫兹时域光谱成像复原方法、装置、存储介质及终端，复原方法通过小波变换技术降低太赫兹信号的噪声，尤其是降低高频部分的噪声，得到的太赫兹图像噪声水平更低，而且降低了图像复原过程的病态性；在所建立的基于高斯光束理论的太赫兹图像退化模型中，建立了反映太赫兹成像系统的特性的太赫兹光束束腰半径，包括太赫兹成像系统的截断比、辐照度水平、焦距、聚焦透镜直径、数值孔径等，解决了仅通过粗略估计方法得到的束腰半径严重影响点扩散函数计算精度的问题；建立基于高斯光束理论模型的点扩散函数，实现了对太赫兹图像退化原因的更准确描述，不仅可以降低太赫兹图像的噪声，并且提高太赫兹图像的分辨率。

【技术实现步骤摘要】
太赫兹时域光谱成像复原方法、装置、存储介质及终端
本专利技术涉及太赫兹图像
，尤其涉及的是一种太赫兹时域光谱成像复原方法、装置、存储介质及终端。
技术介绍
现有技术中，太赫兹图像复原的过程如下：根据太赫兹波束的物理特性构建太赫兹图像点扩散函数，在所构建的点扩散函数中，通过将太赫兹波束的发散角粗略估计为0.1弧度值来计算太赫兹波束束腰半径；所建立的点扩散函数如下：对太赫兹图像进行傅里叶变换得到太赫兹图像频谱，对点扩散函数进行傅里叶变换得到频域退化滤波函数，在频域内利用频域退化滤波函数对太赫兹图像频谱进行滤波处理。在此基础上，采用Butterworth滤波器（巴特沃斯滤波器）对处理后太赫兹图像频谱进行低通滤波，得到复原后的太赫兹图像频谱。对复原后的太赫兹图像频谱进行逆傅里叶变换，并取结果的实部作为复原后太赫兹图像的灰度值，从而得到复原的太赫兹图像。上述技术的缺点在于：一是未考虑太赫兹原始时域光谱信号的噪声，尤其是高频部分的噪声严重影响了太赫兹图像的分辨率；第二是在建立点扩散函数的过程中，仅通过粗略估计的方法得到束腰半径，而束腰半径严重影响点扩散函数的计算精度。因此，现有的技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种太赫兹时域光谱成像复原方法、装置、存储介质及终端，旨在解决在太赫兹成像过程中产生的大量噪声以及由于太赫兹长波长而造成的太赫兹波束，使太赫兹图像质量严重退化的问题。本专利技术的技术方案如下：一种太赫兹时域光谱成像复原方法，其特中，具体包括以下步骤：获取太赫兹时频信号；利用小波去噪对每个太赫兹时频信号进行处理，得到去噪后的信号；根据每个去噪后的信号得到以每个信号的频域幅值最大值作为灰度值的图像；建立基于高斯光束模型的太赫兹图像点扩散函数；通过太赫兹图像点扩散函数和以每个信号的频域幅值最大值作为灰度值的图像来复原太赫兹图像。所述的太赫兹时域光谱成像复原方法，其中，所述获取太赫兹时频信号，具体包括以下过程：通过光谱太赫兹系统，按照设定的步长，在X、Y方向上扫描待成像的物体，在每一个位置得到一个太赫兹时频信号。所述的太赫兹时域光谱成像复原方法，其中，所述利用小波去噪对每个太赫兹时频信号进行处理，得到去噪后的信号，具体包括以下步骤：s21：针对每个太赫兹时频信号利用离散小波变换将信号进行多级分解到小波域以获得一系列的近似系数和细节系数；s22：按照如下公式重新确定所有的细节系数：其中，是阈值设定前的细节系数，为阈值化后的细节系数,λ是选定的阈值；s23：对近似系数和阈值化后的细节系数采用逆离散小波变换以获得去噪后的信号。所述的太赫兹时域光谱成像复原方法，其中，所述根据每个去噪后的信号得到以每个信号的频域幅值最大值作为灰度值的图像，具体包括以下过程：对每个去噪后的信号执行快速傅立叶变换，获得每个信号在频域上的最大幅值，得到以每个信号的频域幅值最大值作为灰度值的图像。所述的太赫兹时域光谱成像复原方法，其中，所述太赫兹图像点扩散函数如下式：其中，是与截断比和辐照度水平有关的常数，NA是太赫兹成像系统的数值孔径常数，是光速，是频率，是样品离太赫兹光束焦点的距离，是样品的吸收系数,是不放置成像对象时的太赫兹信号强度，为所观察像素距离高斯光束中心的距离。所述的太赫兹时域光谱成像复原方法，其中，以每个信号的频域幅值最大值作为灰度值的图像是被测样品的真实太赫兹图像与由于太赫兹波束特性所形成的太赫兹图像点扩散函数进行卷积的结果；所以太赫兹的真实图像为以每个信号的频域幅值最大值作为灰度值的图像与太赫兹图像点扩散函数反卷积的结果。所述的太赫兹时域光谱成像复原方法，其中，所述通过太赫兹图像点扩散函数和以每个信号的频域幅值最大值作为灰度值的图像来复原太赫兹图像，具体过程如下：对以每个信号的频域幅值最大值作为灰度值的图像通过离散傅里叶变换得到原始图像频谱；对太赫兹图像点扩散函数进行离散傅里叶变换得到点扩散函数频谱；将原始图像频谱除以点扩散函数频谱，得到相除后的值；对相除后的值进行逆傅里叶变换得到复原后的太赫兹图像。一种采用如上述任一所述的太赫兹时域光谱成像复原方法的装置，其中，包括：时频信号获取模块，获取太赫兹时频信号；去噪模块，利用小波去噪对每个太赫兹时频信号进行处理，得到去噪后的信号；变换模块，根据每个去噪后的信号得到以每个信号的频域幅值最大值作为灰度值的图像；太赫兹图像点扩散函数构建模块，建立基于高斯光束模型的太赫兹图像点扩散函数；复原模块，通过太赫兹图像点扩散函数和以每个信号的频域幅值最大值作为灰度值的图像来复原太赫兹图像。一种存储介质，其中，所述存储介质中存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机上运行时，使得所述计算机执行上述任一项所述的方法。一种终端设备，其中，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器通过调用所述存储器中存储的所述计算机程序，用于执行上述任一项所述的方法。本专利技术的有益效果：本专利技术通过提供一种太赫兹时域光谱成像复原方法、装置、存储介质及终端，复原方法通过小波变换技术降低太赫兹信号的噪声，尤其是降低高频部分的噪声，得到的太赫兹图像噪声水平更低，而且降低了图像复原过程的病态性；在所建立的基于高斯光束理论的太赫兹图像退化模型中，建立了反映太赫兹成像系统的特性的太赫兹光束束腰半径，包括太赫兹成像系统的截断比、辐照度水平、焦距、聚焦透镜直径、数值孔径等，解决了仅通过粗略估计方法得到的束腰半径严重影响点扩散函数计算精度的问题；建立基于高斯光束理论模型的点扩散函数，实现了对太赫兹图像退化原因的更准确描述，不仅可以降低太赫兹图像的噪声，并且提高太赫兹图像的分辨率。附图说明图1是本专利技术中太赫兹时域光谱成像复原方法的步骤流程图。图2是本专利技术中装置的示意图。图3是本专利技术中终端的示意图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。如图1所示，一种太赫兹时域光谱成像复原方法，结合小波去噪和高斯光束模型，具体包括以下步骤：S1：获本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太赫兹时域光谱成像复原方法，其特征在于，具体包括以下步骤：/n获取太赫兹时频信号；/n利用小波去噪对每个太赫兹时频信号进行处理，得到去噪后的信号；/n根据每个去噪后的信号得到以每个信号的频域幅值最大值作为灰度值的图像；/n建立基于高斯光束模型的太赫兹图像点扩散函数；/n通过太赫兹图像点扩散函数和以每个信号的频域幅值最大值作为灰度值的图像来复原太赫兹图像。/n

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹时域光谱成像复原方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
获取太赫兹时频信号；
利用小波去噪对每个太赫兹时频信号进行处理，得到去噪后的信号；
根据每个去噪后的信号得到以每个信号的频域幅值最大值作为灰度值的图像；
建立基于高斯光束模型的太赫兹图像点扩散函数；
通过太赫兹图像点扩散函数和以每个信号的频域幅值最大值作为灰度值的图像来复原太赫兹图像。


2.根据权利要求1所述的太赫兹时域光谱成像复原方法，其特征在于，所述获取太赫兹时频信号，具体包括以下过程：通过光谱太赫兹系统，按照设定的步长，在X、Y方向上扫描待成像的物体，在每一个位置得到一个太赫兹时频信号。


3.根据权利要求1所述的太赫兹时域光谱成像复原方法，其特征在于，所述利用小波去噪对每个太赫兹时频信号进行处理，得到去噪后的信号，具体包括以下步骤：
s21：针对每个太赫兹时频信号利用离散小波变换将信号进行多级分解到小波域以获得一系列的近似系数和细节系数；
s22：按照如下公式重新确定所有的细节系数：



其中，是阈值设定前的细节系数，为阈值化后的细节系数,λ是选定的阈值；
s23：对近似系数和阈值化后的细节系数采用逆离散小波变换以获得去噪后的信号。


4.根据权利要求1所述的太赫兹时域光谱成像复原方法，其特征在于，所述根据每个去噪后的信号得到以每个信号的频域幅值最大值作为灰度值的图像，具体包括以下过程：对每个去噪后的信号执行快速傅立叶变换，获得每个信号在频域上的最大幅值，得到以每个信号的频域幅值最大值作为灰度值的图像。


5.根据权利要求1所述的太赫兹时域光谱成像复原方法，其特征在于，所述太赫兹图像点扩散函数如下式：



其中，是与截断比和辐照度水平有关的常数，NA是太赫兹成像系统的数值孔径常数，是光速，是频率，是样品离太赫兹光束焦点的距离，是样品...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕赐兴，毛淇，朱云龙，
申请(专利权)人：季华实验室，
类型：发明
国别省市：广东;44