一种基于高通滤波的遮挡物散射成像系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于高通滤波的遮挡物散射成像系统，设置于待成像物体和墙壁之间，所述系统包括：光源、遮挡物、探测器、高通滤波模块和重建三维成像模块；其中，光源，用于发出光束照射到墙壁；遮挡物，用于接收经墙壁漫反射的光路，一部分光子被吸收，其余光路到达待成像物体；探测器，用于按照一定时序同步曝光拍摄，得到每次曝光拍摄的面阵数据信号，并发送至高通滤波模块；高通滤波模块，用于对面阵数据信号进行高通滤波处理，并发送至重建三维成像模块；重建三维成像模块，用于根据接收的滤波信号进行三维重建，得到待成像物体的三维成像。本系统可广泛应用于国防、军事、遥感，通讯、生物医学等众多需要高质量成像技术的领域。域。域。

【技术实现步骤摘要】
一种基于高通滤波的遮挡物散射成像系统


[0001]本专利技术涉及散射成像领域，特别涉及一种基于高通滤波的遮挡物散射成像系统。

技术介绍

[0002]散射成像技术已从早期的基础理论研究发展到了实验室中的模型验证研究，继而又发展到了透过散射介质成像的应用研究。早期的散射成像技术注重于克服散射或抑制散射，通过弹道光与散射光的分离，最终获取有效的目标信息。现阶段的散射成像技术则侧重于散射光的利用，充分挖掘散射光的特性，实现从不可探测到可探测的质的飞跃。值得注意的是，散射成像技术不仅在显微成像和超分辨成像方面有着广泛的应用，而且也将在全息成像、光纤成像和光通信等领域扮演着重要的角色。
[0003]散射在光的成像过程中无法避免，传统的光学成像技术很难解决散射引起的光波前畸变及图像失真等问题。近年来，大量的研究成果表明充分利用散射效应的成像技术可以实现透过散射介质或复杂介质成像，且具有超分辨的特性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术缺陷，提出了一种基于高通滤波的遮挡物散射成像系统。
[0005]本专利技术提出了一种基于高通滤波的遮挡物散射成像系统，设置于待成像物体和墙壁之间，所述系统包括：光源、遮挡物、探测器、高通滤波模块和重建三维成像模块；其中，
[0006]所述光源，用于发出光束照射到墙壁；
[0007]所述遮挡物，用于接收经墙壁漫反射的光路，一部分光子被吸收，其余光路到达待成像物体；
[0008]所述探测器，用于按照一定时序同步曝光拍摄，得到每次曝光拍摄的面阵数据信号，并发送至高通滤波模块；
[0009]所述高通滤波模块，用于对面阵数据信号进行高通滤波处理，并发送至重建三维成像模块；
[0010]所述重建三维成像模块，用于根据接收的滤波信号进行三维重建，得到待成像物体的三维成像。
[0011]作为上述系统的一种改进，所述探测器为具有空间分辨能力的飞行时间相机。
[0012]作为上述系统的一种改进，所述高通滤波模块的具体实现过程为：
[0013]接收探测器采集的面阵数据信号；
[0014]根据光场强度的平均值设置第一阈值；
[0015]根据即时光场的最大值设置第二阈值；
[0016]对收到的面阵数据信号分别与第一阈值和第二阈值进行比较，将同时满足大于第一阈值和第二阈值的面阵数据信号输出至重建三维成像模块。
[0017]作为上述系统的一种改进，所述光源为面光源。
[0018]作为上述系统的一种改进，所述遮挡物为黑色，数量为一个或多个。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的优势在于：
[0020]1、本专利技术的系统明显提高了在散射成像中光通过几次传播衰减之后图像的分辨率低、信噪比低等问题，使用遮挡物和高通滤波后极大地抑制了杂散光对成像时的干扰，很大程度上提高了图像的分辨率，信噪比，对比度等，本系统可广泛应用于国防、军事、遥感，通讯、生物医学等众多需要高质量成像技术的领域；
[0021]2、本专利技术的系统通过使用飞行时间相机作为探测器具有成像速度快、成本低、结构复杂度低等优点；可以滤掉大部分环境光，使系统的成像不受自然光的影响；
[0022]3、采用本专利技术的系统很大程度解决了在成像时因探测器的视野范围小，而无法对大视野的物体进行三维成像的问题，为大视野的三维成像奠定了一定的基础；
[0023]4、本专利技术的系统保留了传统散射成像技术的全部优势，可以用于升级各种真热光源或赝热光源以及空间调制光源的散射成像技术的成像质量；
[0024]5、本专利技术的系统结构简单、易于操作，相比传统散射成像的实验结构没太大改变，只是在散射成像基础上加入了遮挡物，在软件方面加入了高通滤波，便可有效提高成像质量；
[0025]6、本专利技术的系统在数据处理上对有遮挡物，遮挡物大小，一个遮挡物与多个遮挡物，遮挡物与探测器的距离等因素上对收集到的图像进行高通滤波算法的处理，将得到的图像质量对比，使用本专利技术可以有效提高成像质量；
[0026]7、本专利技术可用于非视域成像系统结合在与对应的软件算法结合，可以有效地提高成像质量，在高质量，大视野，快速实时成像领域具有非常大的应用前景。
附图说明
[0027]图1是本专利技术实施例1的基于高通滤波的一个遮挡物散射成像系统的框图；
[0028]图2是本专利技术实施例2的基于高通滤波的多个遮挡物散射成像系统的框图。
[0029]附图标记
[0030]1、光源
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2、墙壁
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3、遮挡物
[0031]3-1、第一遮挡物
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3-2、第二遮挡物
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4、待成像物体
[0032]5、探测器
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6、空间滤波器
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7、重建三维成像模块
具体实施方式
[0033]本专利技术的一个目的是为了解决传统的散射成像的低成像质量问题，提供了基于高通滤波的遮挡物散射成像方法。可以实现待测物体的图像高分辨率、高对比度、高信噪比，不仅高质量、并且可以大视野、快速实时成像。
[0034]本专利技术的技术解决方案是：基于高通滤波的遮挡物散射成像系统，包括光源、探测器、遮挡物、高通滤波器和重建三维成像，设置在墙壁和待成像物体之间。
[0035]从光源发射的一束激光经过一段自由空间，到达漫反射墙壁上，在墙壁前面放置一个黑色的，矩形遮挡物，遮挡物为一个与多个，墙壁上反射回来的光通过遮挡物一部分光子被遮挡物吸收，减少了多路径干扰，固定遮挡物与探测器的位置，依次改变遮挡物的大小；确定遮挡物的大小，纵向改变遮挡物与探测器的距离；光路经过待测物体后的光场强度
空间分布信号I(x)被具有空间分辨能力的面阵探测器将信号收集得到待测物体的像，将其输入到空间滤波器中，输出的滤波信号接入到用于重建三维待成像物体的系统。
[0036]下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案进行详细的说明。
[0037]实施例1
[0038]如图1所示，本专利技术的实施例1提出了一种基于高通滤波的一个遮挡物散射成像系统。系统中包括：光源1、遮挡物3、探测器5、高通滤波模块6和重建三维成像模块7。该系统设置在待成像物体4和墙壁2之间。具体工作原理是：光路中光源1发射的一束激光经过一段自由空间，到达墙壁2上，经墙壁2漫反射到达遮挡物3，一部分光子被遮挡物3吸收，其余光通过反射光路到达待成像物体4，之后待成像物体的光场强度空间分布信号I(x)被具有空间分辨能力的面阵探测器5收集，将其输入到高通滤波器中，输出的滤波信号接入到用于重建三维待成像物体的系统。光源可以是热光、赝热光、空间调制光等多种光源。探测器为具有空间分辨能力的飞行时间相机，本实施例使用的飞行时间相机的光源为4个850nm的红外激光二极管，光子透过毛玻璃发散的照射整本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于高通滤波的遮挡物散射成像系统，设置于待成像物体和墙壁之间，其特征在于，所述系统包括：光源、遮挡物、探测器、高通滤波模块和重建三维成像模块；其中，所述光源，用于发出光束照射到墙壁；所述遮挡物，用于接收经墙壁漫反射的光路，一部分光子被吸收，其余光路到达待成像物体；所述探测器，用于按照一定时序同步曝光拍摄，得到每次曝光拍摄的面阵数据信号，并发送至高通滤波模块；所述高通滤波模块，用于对面阵数据信号进行高通滤波处理，并发送至重建三维成像模块；所述重建三维成像模块，用于根据接收的滤波信号进行三维重建，得到待成像物体的三维成像。2.根据权利要求1所述的基于高通滤波的遮挡物散射成像系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑福，刘月，孙志斌，
申请(专利权)人：中国科学院国家空间科学中心，
类型：发明
国别省市：