一种基于直接探测器的频域稀疏采样激光成像方法和系统技术方案

本公开提出了一种基于直接探测器的频域稀疏采样激光成像方法，包括：将激光回波复图像经傅里叶镜处理，生成激光回波复图像频谱；生成激光参考信号，并使激光参考信号发生0

【技术实现步骤摘要】
一种基于直接探测器的频域稀疏采样激光成像方法和系统


[0001]本公开涉及激光成像领域，还涉及频域稀疏采样、直接探测器和图像重构等
，尤其涉及一种基于直接探测器的频域稀疏采样激光成像方法和系统。

技术介绍

[0002]随着高分辨率宽幅成像的需求不断增加，探测器规模不断扩大，由此带来了以下问题。
[0003]大规模的探测器给数据存储、传输和处理带来极大困难，为实现数传，数据压缩已是必不可少环节，前端先大数据量采集，然后后端再数据压缩，这形成了一个前后矛盾的过程。
[0004]激光具有窄带性和单色性，由傅里叶光学成像4f试验可知，利用激光探测获取的目标信号在频域稀疏且频谱集中在低频区间。在此基础上，利用傅里叶透镜将激光图像变换到频域，在其低频区间实施稀疏采样。在仅丢失图像部分高频信息的情况下，以小幅牺牲分辨率为代价减少图像数据量，进一步通过反演实现激光成像具有可行性，或可大幅缓解探测器规模和高分宽幅成像的矛盾。
[0005]且由于目前大量应用的激光探测器仍然是直接探测体制的，因此基于直接探测器的频域稀疏采样激光成像问题亟需解决。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本公开提出了一种基于直接探测器的频域稀疏采样激光成像方法，包括：使激光回波复图像经傅里叶镜处理，生成激光回波复图像频谱；生成激光参考信号，并使所述激光参考信号通过空间光调制器时分处理，发生0
°
和90
°
相移，得到第一参考信号和第二参考信号；使所述第一参考信号与所述第二参考信号与所述激光回波复图像频谱分别在直接探测器发生干涉，生成第一相干光信号和第二相干光信号；利用小规模面阵直接探测器接收所述第一相干光信号的光强和所述第二相干光信号的光强；基于所述第一相干光信号的光强、所述第二相干光信号的光强和所述激光参考信号的幅度，重构所述激光回波复图像频谱，并将重构得到的所述激光回波复图像频谱逆傅里叶变换，以重构所述激光回波复图像。
[0007]可选地，重构的所述激光回波复图像频谱的实部和虚部表达式为：
[0008][0009][0010]其中，为重构的所述激光回波复图像频谱的实部，为重构的所述激光回波复图像频谱的虚部，I
I
(x，y)为所述第一相干光信号的光强，I
Q
(x，y)为所述第二相干光信号的光强，a2(x，y)为所述激光参考信号在x
‑
y平面上的幅度。
[0011]可选地，基于直接探测器的频域稀疏采样激光成像方法还包括：在频域接收所述激光回波复图像频谱，并计算所述激光回波复图像频谱的幅度均值。
[0012]可选地，所述激光参考信号的幅度不小于所述激光回波复图像频谱幅度均值的30倍。
[0013]可选地，所述激光参考信号设置在频域，且所述激光参考信号的载频与所述激光回波复图像频谱的载频相同。
[0014]一种基于直接探测器的频域稀疏采样激光成像系统，应用于如上所述的方法，包括：激光器，用于生成激光信号，探测目标物体；傅里叶透镜，用于将目标物体生成的激光回波复图像进行傅里叶变换，生成激光回波复图像频谱；激光器，还用于生成激光参考信号，所述激光参考信号的载频与所述激光回波复图像频谱的载频相同，所述激光参考信号的幅度不小于激光回波复图像频谱幅度均值的30倍；空间光调制器，用于将所述激光参考信号分别相移0
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和90
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，得到第一参考信号和第二参考信号；小规模面阵直接探测器，位于所述傅里叶透镜的后焦点处，用于接收所述第一相干光信号的光强和所述第二相干光信号的光强。
[0015]可选地，所述基于直接探测器的频域稀疏采样激光成像系统，还包括数据处理器，用于基于第一相干光信号的光强、第二相干光信号的光强和激光参考信号的幅度，重构激光回波复图像频谱，以重构探测目标的激光回波复图像。
[0016]可选地，所述小规模面阵直接探测器设置在低频区，且各直接探测器均位于x
‑
y平面上。
[0017]从上述技术方案可以看出，本公开基于直接探测器的频域稀疏采样激光成像方法至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
[0018](1)基于小规模面阵直接探测器，并引入激光参考信号，能够降低数据量并实现激光回波复图像频谱和激光回波复图像的重构。
[0019](2)在不以稀疏采样减少数据量为目的时，本公开方法有可能获得比现有数字全息方法更好的复图像重构效果。
附图说明
[0020]通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述内容以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
[0021]图1示意性示出了根据本公开实施例的一种基于直接探测器的频域稀疏采样激光成像方法；
[0022]图2示意性示出了根据本公开实施例的一种基于直接探测器的频域稀疏采样激光成像系统结构图；
[0023]图3示意性示出了根据本公开实施例的一种激光回波复图像；
[0024]图4示意性示出了根据本公开实施例的1
×
1规模面阵直接探测器所重构的激光回波复图像频谱和对应激光回波复图像；
[0025]图5示意性示出了根据本公开实施例的由5个1/4
×
1/4规模的面阵直接探测器拼接构成十字型规模面阵直接探测器的探测范围；
[0026]图6示意性示出了根据本公开实施例的5个1/4
×
1/4规模的面阵直接探测器拼接
构成十字型稀疏面阵直接探测器所重构的激光回波复图像频谱和对应激光回波复图像。
具体实施方式
[0027]以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
[0028]在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
[0029]在此使用的所有术语包括技术和科学术语具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
[0030]在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释例如，“具有A、B和C中至少一个的装置”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的装置等。
[0031]本公开实施例提供了一种基于直接探测器的频域稀疏采样激光成像方法，包括：使激光回波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于直接探测器的频域稀疏采样激光成像方法，包括：将激光回波复图像经傅里叶镜处理，生成激光回波复图像频谱；生成激光参考信号，并使所述激光参考信号通过空间光调制器时分处理，发生0
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和90
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相移，得到第一参考信号和第二参考信号；使所述第一参考信号与所述第二参考信号与所述激光回波复图像频谱分别在直接探测器发生干涉，生成第一相干光信号和第二相干光信号；利用小规模面阵直接探测器接收所述第一相干光信号的光强和所述第二相干光信号的光强；基于所述第一相干光信号的光强、所述第二相干光信号的光强和所述激光参考信号的幅度，重构所述激光回波复图像频谱，并将重构得到的所述激光回波复图像频谱逆傅里叶变换，以重构所述激光回波复图像。2.根据权利要求1所述的基于直接探测器的频域稀疏采样激光成像方法，其特征在于，所述重构的所述激光回波复图像频谱的实部和虚部表达式为：所述重构的所述激光回波复图像频谱的实部和虚部表达式为：其中，为重构的所述激光回波复图像频谱的实部，为重构的所述激光回波复图像频谱的虚部，I
I
(x,y)为所述第一相干光信号的光强，I
Q
(x,y)为所述第二相干光信号的光强，a2(x,y)为所述激光参考信号在x
‑
y平面上的幅度。3.根据权利要求1所述的基于直接探测器的频域稀疏采样激光成像方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李道京，崔岸婧，吴疆，周凯，高敬涵，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：