【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及远距离成像，尤其涉及一种投影成像方法及投影成像系统。
技术介绍
1、超分辨光学成像在目标探测识别、军事侦查预警、生命科学及材料学等领域有广泛的应用前景。对于光学成像系统而言，收集的空间频谱的截止频率越大，空间频率带宽越高，则成像具有更高的空间分辨率，能分辨的样品细节越大。由于传统光学成像系统中的接收孔径尺寸有限，受接收孔径衍射极限的限制，使得成像系统相当于一个低通滤波器，无法捕获超过截止频率的高频分量，光学分辨率无法通过提高放大倍率和消除像差而无限提高，难以满足日益增长的成像空间分辨率需求。尤其在远距离目标探测中，对确定的探测器接收孔径，随着目标距离的增大，截止频率逐渐降低，将导致系统成像空间分辨率的逐步下降。目前可见光波段的远距离超分辨相干衍射成像仍未得到有效解决。
2、现有技术采用三种方法进行成像：
3、(1)合成孔径成像
4、由于单次测量的接收口径有限，严重限制了成像的空间分辨率，合成孔径成像技术，如合成孔径雷达、合成孔径激光雷达等，通过垂直于光传输方向的多次扫描测量及合成重建，实现等效孔径的显著增大，从而提升远距离成像的空间分辨率。但该技术由于需要扫描测量，因而系统复杂度高、实时性差。
5、(2)鬼成像
6、鬼成像技术通过光场调制技术实现远距离超分辨成像，该技术需要多帧光场调制成像，系统复杂度高、实时性差。
7、(3)相干衍射成像
8、在可见光波段，由于探测器接收孔径尺寸的限制，相干衍射成像技术的分辨本领有限，随着目标距离的
9、通过合成孔径成像、鬼成像等技术能一定程度实现远距离超分辨成像。但这些现有技术通常需要多帧扫描测量(沿着或者垂直于光传播方向)，或者依赖于光场调制，这些大大增加了成像系统的成本、复杂度及其成像难度，也降低了成像的实时性。
10、因此，需要提供一种投影成像方法及投影成像系统，不需要进行扫描测量或者光场调制，可实现百米以上探测距离的10微米级超分辨成像。
11、在所述
技术介绍
部分公开的上述信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
1、本专利技术主要目的是克服远距离超分辨成像系统复杂、实时性差的问题，提供一种投影成像方法及投影成像系统，不需要进行扫描测量或者光场调制，可实现百米以上探测距离的10微米级超分辨成像。
2、为实现上述的目的，本专利技术第一方面提供了一种投影成像方法，包括以下步骤：
3、s1：发射激光束向目标物进行照明，使得目标物反射光的衍射图样投影到漫反射投影屏上，所述目标物与漫反射投影屏的距离大于或等于10米；
4、s2：拍摄漫反射投影屏上的衍射图样；
5、s3：根据衍射图样重建目标图像。
6、根据本专利技术一示例实施方式，如果目标物与漫反射投影屏的距离、激光波长与目标物尺寸满足远场条件，则步骤s3采用非线性约束的相位恢复算法根据衍射图样重建目标图像；
7、如果目标物与漫反射投影屏的距离、激光波长与目标物尺寸不满足远场条件，则先获取标定参数，步骤s3采用非线性约束球面波相位调制的相位恢复算法根据标定参数和衍射图样重建目标图像。
8、根据本专利技术一示例实施方式，所述远场条件为其中，z为目标物与漫反射投影屏的距离，λ为激光波长，r为目标物尺寸。
9、根据本专利技术一示例实施方式，步骤s3中，所述根据衍射图样重建目标图像的方法包括：
10、获取衍射图样和随机实数矩阵，该随机实数矩阵为初始的目标图像估计值；
11、执行多次外循环；每执行一次外循环包括执行多次中循环，每执行一次中循环包括执行多次内循环；每次内循环更新目标图像估计值；
12、得到更新后的目标图像估计值。
13、循环过程不断迭代更新目标图像的估计值，完成预设的所有循环之后，最终更新的目标图像估计值，即为重建目标图像。
14、根据本专利技术一示例实施方式，执行多次外循环包括：
15、根据衍射图样设定第一参数γ，第一参数γ由第一常数递减至第二常数，以第一指定步长递减，每递减一次执行一次外循环。
16、根据本专利技术一示例实施方式，执行一次外循环包括：
17、令其中，m为非线性的傅里叶模量，γ为第一参数，i为衍射图样；
18、然后执行多次中循环。
19、根据本专利技术一示例实施方式，执行多次中循环包括：
20、设定第二参数β，第二参数β由第三常数递减至第四常数，以第二指定步长递减，每递减一次执行多次内循环。
21、根据本专利技术一示例实施方式，执行多次内循环包括：
22、设定第三参数j，第三参数j由第五常数递增至第六常数，以第三指定步长递减，每递增一次执行以下步骤：
23、进行第一次快速傅里叶变换；
24、第一次替换傅里叶模量；
25、进行第一次快速傅里叶逆变换；
26、进行第一次物域与更新；
27、进行第二次快速傅里叶变换；
28、第二次替换傅里叶模量；
29、进行第二次快速傅里叶逆变换；
30、进行第二次物域与更新。
31、作为本专利技术的第二个方面，提供一种投影成像系统，该系统可实现所述的投影成像方法。
32、根据本专利技术一示例实施方式，该系统包括：激光器、漫反射投影屏、相机和图像重建模块；
33、激光器用于发射激光束向目标物进行照明，使得目标物反射光的衍射图样投影到漫反射投影屏上，所述目标物与漫反射投影屏的距离大于或等于10米；
34、相机用于拍摄漫反射投影屏上的衍射图样；
35、图像重建模块与相机通讯地连接，用于根据衍射图样重建目标图像。
36、本方案在远距离条件下，能够获取目标高分辨图像；本方案不需要扫描测量或者光场调制，从而降低了系统成本、复杂度和操作难度，提高了实时性；采用“投影式”功率谱探测方法对空间频谱的大范围、有效采集和利用，显著提升了系统采集的功率谱的截止频率和空间带宽，从而提升成像系统的空间分辨能力。
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1.一种投影成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的投影成像方法，其特征在于，如果目标物与漫反射投影屏的距离、激光波长与目标物尺寸满足远场条件，则步骤S3采用非线性约束的相位恢复算法根据衍射图样重建目标图像；
3.根据权利要求2所述的投影成像方法，其特征在于，所述远场条件为其中，z为目标物与漫反射投影屏的距离，λ为激光波长，R为目标物尺寸。
4.根据权利要求1所述的投影成像方法，其特征在于，步骤S3中，所述根据衍射图样重建目标图像的方法包括：
5.根据权利要求4所述的投影成像方法，其特征在于，执行多次外循环包括：
6.根据权利要求4所述的投影成像方法，其特征在于，执行一次外循环包括：
7.根据权利要求4所述的投影成像方法，其特征在于，执行多次中循环包括：
8.根据权利要求4所述的投影成像方法，其特征在于，执行多次内循环包括：
9.一种投影成像系统，其特征在于，该系统可实现权利要求1-8中任一项所述的投影成像方法。
10.根据权利要求9所述的投影成像系统
...【技术特征摘要】
1.一种投影成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的投影成像方法，其特征在于，如果目标物与漫反射投影屏的距离、激光波长与目标物尺寸满足远场条件，则步骤s3采用非线性约束的相位恢复算法根据衍射图样重建目标图像；
3.根据权利要求2所述的投影成像方法，其特征在于，所述远场条件为其中，z为目标物与漫反射投影屏的距离，λ为激光波长，r为目标物尺寸。
4.根据权利要求1所述的投影成像方法，其特征在于，步骤s3中，所述根据衍射图样重建目标图像的方法包括：
5.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：李修建，衣文军，朱书阅，付美城，祁俊力，陈欣，张洪玉，张毅，刘思雨，徐瑶，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
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