本申请实施例提供一种非视距图像重建方法、装置、系统和计算机可读存储介质，该方法包括：控制激光器发射激光到中继表面，通过传感器阵列接收经由中继表面反射至传感器阵列的光子以得到各像素点处的光子分布数据；利用虚拟光源构建的调制照明相量，从经过预处理的光子分布数据中提取出主要频率分量，以得到主要光子分布数据；根据调制照明相量的主要频率分量和主要光子分布数据计算等效接收相量；对等效接收相量进行反向投影，以重建得到被遮挡的目标物的图像。本申请的技术方案通过基于传感器阵列及相量场重建场景的方式，可以实现无振镜扫描、且快速并行的非视距成像。且快速并行的非视距成像。且快速并行的非视距成像。
【技术实现步骤摘要】
非视距图像重建方法、装置、系统和计算机可读存储介质
[0001]本申请涉及非视距成像
，尤其涉及一种非视距图像重建方法、装置、系统和计算机可读存储介质。
技术介绍
[0002]非视距成像使用窄脉冲光源和时间灵敏的光学传感器，通过计算光学方法从多次漫反射光中对隐藏的非视距场景进行成像，重建被遮挡的场景几何。这种特殊的能力使得非视距成像在行星研究、工业监测、车辆导航及防撞、执法和军事情报等领域具有广泛的应用前景。
[0003]在飞行时间非视距成像测量中，中继表面上的点由脉冲激光照射，进而在散射后照亮隐藏的场景，一个飞行时间探测器从中继表面上的点处捕获从场景返回的光信号，使用适当的计算方法即可对隐藏场景进行重建。但是，由于目前的非视距成像方法要求激光器使用振镜扫描来采集数据，而振镜的机械运动需要花费时间，且每个扫描点都需要单独曝光，造成采集一帧图像的时间可长达分钟乃至小时，获得高分辨率实时或近实时的非视距成像十分困难。
技术实现思路
[0004]本申请实施例提供一种非视距图像重建方法、装置、系统和计算机可读存储介质，该方法通过基于传感器阵列及相量场重建场景的方式，可以实现无振镜扫描、且快速并行的非视距成像。
[0005]本申请的实施例提供一种非视距图像重建方法，包括：
[0006]控制激光器发射激光到中继表面，通过传感器阵列接收经由所述中继表面反射至所述传感器阵列的光子，得到所述传感器阵列中各像素点处的光子分布数据，并对所述光子分布数据进行预处理；
[0007]对基于预设频率的虚拟光源构建的调制照明相量进行频域变换，以提取出主要频率分量，并对经过预处理的光子分布数据进行频域变换，得到频域光子分布数据，从所述频域光子分布数据中提取出与所述主要频率分量的频率成分相同的主要光子分布数据；
[0008]根据所述主要频率分量和所述主要光子分布数据，计算等效接收相量；
[0009]对所述等效接收相量中每个频率分量分别进行反向投影处理，得到每个频率分量对应的反向投影数据，并根据所有所述反向投影数据重建被遮挡的目标物的图像。
[0010]进一步地，所述基于预设频率的虚拟光源构建的调制照明相量的获取，包括：
[0011]根据所述激光器照射在所述中继表面的位置和预设频率的虚拟光源的位置构造一照明相量，并对所述照明相量进行高斯分布包络调制，得到所述预设频率的调制照明相量。
[0012]进一步地，所述对所述等效接收相量中每个频率分量分别进行反向投影处理，包括：
[0013]将待重建所述目标物所在的三维空间按照设定深度划分为不同平面；
[0014]将所述不同平面与所述等效接收相量中每个频率分量进行二维卷积处理，得到每个所述频率分量对应的反向投影数据。
[0015]进一步地，所述根据所有所述反向投影数据重建被遮挡的目标物的图像，包括：
[0016]对所有所述反向投影数据进行傅里叶逆变换，得到时域反向投影数据；
[0017]计算所述目标物所在的三维空间中的各预设体素点到所述激光器照射在所述中继表面的位置之间的传输时间，并在所述传输时间确定时，对各所述时域反向投影数据进行累加，得到所述预设频率下所述目标物的图像。
[0018]进一步地，该非视距图像重建方法，还包括：
[0019]基于不同预设频率的虚拟光源构建多个调制照明相量，对于每个预设频率对应的所述调制照明相量，执行所述频域变换、所述等效接收相量计算及图像重建的步骤，以得到每个预设频率对应的所述目标物的重建图像；
[0020]对两个不同的预设频率下的所述重建图像中的体素点进行取值对比；
[0021]若预设频率更高的所述体素点与频率更低的所述体素点之间的绝对差值大于等于预设阈值，则丢弃当前体素点；
[0022]若所述绝对差值小于所述预设阈值，则保留当前体素点，所述保留的体素点将用于重新构建该目标物的图像。
[0023]进一步地，所述控制激光器发射激光到中继表面，通过传感器阵列接收经由所述中继表面反射至所述传感器阵列的光子，包括：
[0024]控制激光器按照设定的固有频率发射激光脉冲，以使所述激光脉冲通过所述中继表面反射至被遮挡的目标物上；
[0025]在发射所述激光脉冲时，同步启动所述传感器阵列的时间仓计数，以记录经由所述中继表面反射至所述传感器阵列的光子数目及到达时间，所述记录的光子数目及到达时间用于得到各像素点处的光子分布数据；
[0026]所述光子分布数据的预处理过程，包括：
[0027]计算所述光子从所述激光器发射到所述中继表面的照射位置的第一时间、以及所述光子从所述中继表面上的接收位置反射到所述传感器阵列的第二时间；
[0028]利用所述第一时间和所述第二时间对所述光子分布数据进行时间平移，得到时间平移后的光子分布数据，所述时间平移后的光子分布数据用于后续的频域变换操作。
[0029]进一步地，所述通过传感器阵列接收经由所述中继表面反射至所述传感器阵列的光子，之前还包括：
[0030]对所述传感器阵列中的各个像素点进行计时同步校准，以得到各个像素点的延迟时间，所述延迟时间用于对后续采集的光子到达时间进行校准。
[0031]本申请的实施例还提供一种非视距图像重建装置，包括：
[0032]采集模块，用于控制激光器发射激光到中继表面，通过传感器阵列接收经由所述中继表面反射至所述传感器阵列的光子，得到所述传感器阵列中各像素点处的光子分布数据，并对所述光子分布数据进行预处理；
[0033]提取模块，用于对基于预设频率的虚拟光源构建的调制照明相量进行频域变换，以提取出主要频率分量，并对经过预处理的光子分布数据进行频域变换，得到频域光子分
布数据，从所述频域光子分布数据中提取出与所述主要频率分量的频率成分相同的主要光子分布数据；
[0034]计算模块，用于根据所述主要频率分量和所述主要光子分布数据，计算等效接收相量；
[0035]重建模块，用于对所述等效接收相量中每个频率分量分别进行反向投影处理，得到每个频率分量对应的反向投影数据，并根据所有所述反向投影数据重建被遮挡的目标物的图像。
[0036]本申请的实施例还提供一种非视距图像重建系统，包括：脉冲激光器、传感器阵列和计算机，其中，所述脉冲激光器的激光信号发射光路与所述传感器阵列的光接收面的中轴线呈锐角，所述计算机连接所述传感器阵列；
[0037]所述计算机包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序以实施所述的非视距图像重建方法。
[0038]本申请的实施例还提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序在处理器上执行时，实施所述的非视距图像重建方法。
[0039]本申请的实施例具有如下有益效果：
[0040]本申请实施例的非视距图像重建方法通过基于传感器阵列及相量场重建场景的方式，基于虚拟光源及实际测量的光子分布本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种非视距图像重建方法，其特征在于，包括：控制激光器发射激光到中继表面，通过传感器阵列接收经由所述中继表面反射至所述传感器阵列的光子，得到所述传感器阵列中各像素点处的光子分布数据，并对所述光子分布数据进行预处理；对基于预设频率的虚拟光源构建的调制照明相量进行频域变换，以提取出主要频率分量，并对经过预处理的光子分布数据进行频域变换，得到频域光子分布数据，从所述频域光子分布数据中提取出与所述主要频率分量的频率成分相同的主要光子分布数据；根据所述主要频率分量和所述主要光子分布数据，计算等效接收相量；对所述等效接收相量中每个频率分量分别进行反向投影处理，得到每个频率分量对应的反向投影数据，并根据所有所述反向投影数据重建被遮挡的目标物的图像。2.根据权利要求1所述的非视距图像重建方法，其特征在于，所述基于预设频率的虚拟光源构建的调制照明相量的获取，包括：根据所述激光器照射在所述中继表面的位置和预设频率的虚拟光源的位置构造一照明相量，并对所述照明相量进行高斯分布包络调制，得到所述预设频率的调制照明相量。3.根据权利要求1所述的非视距图像重建方法，其特征在于，所述对所述等效接收相量中每个频率分量分别进行反向投影处理，包括：将待重建所述目标物所在的三维空间按照设定深度划分为不同平面；将所述不同平面与所述等效接收相量中每个频率分量进行二维卷积处理，得到每个所述频率分量对应的反向投影数据。4.根据权利要求3所述的非视距图像重建方法，其特征在于，所述根据所有所述反向投影数据重建被遮挡的目标物的图像，包括：对所有所述反向投影数据进行傅里叶逆变换，得到时域反向投影数据；计算所述目标物所在的三维空间中的各预设体素点到所述激光器照射在所述中继表面的位置之间的传输时间，并在所述传输时间确定时，对各所述时域反向投影数据进行累加，得到所述预设频率下所述目标物的图像。5.根据权利要求4所述的非视距图像重建方法，其特征在于，还包括：基于不同预设频率的虚拟光源构建多个调制照明相量，对于每个预设频率对应的所述调制照明相量，执行所述频域变换、所述等效接收相量计算及图像重建的步骤，以得到每个预设频率对应的所述目标物的重建图像；对两个不同的预设频率下的所述重建图像中的体素点进行取值对比；若预设频率更高的所述体素点与频率更低的所述体素点之间的绝对差值大于等于预设阈值，则丢弃当前体素点；若所述绝对差值小于所述预设阈值，则保留当前体素点，所述保留的体素点将用于重新构建该目标物的图像。6.根据权利要求1所述的非视距图像重建方法，其特征在于，所述控制激光器发射激光到中继表面，通过传感器阵列接...
【专利技术属性】
技术研发人员：顾超颖，杨川川，陈浩，严伟振，
申请(专利权)人：宁波未感半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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