[发明专利]抑制单臂鬼成像离焦模糊的二次成像方法

说明书

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，特别是一种抑制单臂鬼成像离焦模糊的二次成像方法。

背景技术

鬼成像，又称强度关联成像，是一种建立于光场强度涨落的非局域成像方法。它不同于传统的点对点成像方式，可以减弱大气湍流等恶劣天气条件的影响而获得相对较清晰的图像。在1995年Pittman等人使用纠缠光源得到了第一张量子效应的鬼成像。2002年，Bennink等人不依赖于纠缠光源，而是在经典光场所产生的鬼成像，引发激烈争论。争论指出由于双光子光场的波函数传播行为与热辐射相关函数的相干性的相似性，部分相干光的鬼成像理论分析表明，经典光场(赝热光场)也可以实现双光子纠缠源产生的鬼成像实验。2006年，Scarcelli等人认为热光场实现的鬼成像并不是基于经典光场中两束光的强度关联，而是基于非局域双光子的干涉量子力学描述。为了获得定量比较，2008年B.I.Erkmen等人引进了一个高斯状态模型，该理论涵盖了赝热光场鬼成像和双光子纠缠源鬼成像，以及用经典相位敏感光实现的鬼成像。之后，热光场散斑关联的解释，诞生了计算式“鬼”成像(1.Jeffrey H.Shapiro,Computational ghost imaging.The American Physical Society,2008,78,061802)。

Yaron Bromberg等人在Ghost imaging with a single detector一文中展示了离焦模糊的实验结果，并提出探测深度分辨的概念，指出参考臂与测量臂距离不一致时会出现离焦模糊的效应(2.Yaron Bromberg,Ori Katz,and Yaron Silberberg,Ghost imaging with a single detector.The American Physical Society,2009,79,053840)，但遗憾的是未提及如何消除它。在单臂鬼成像的成像过程中，很难保证参考臂的衍射距离与测量臂刚好一致，所以出现离焦模糊效应是很常见的。随着参考臂与测量臂距离差距增大，图像表现的也就越加的模糊。目前针对离焦模糊的处理方法主要是事后的盲复原法(3.Soon-Yong Park,An image-based calibration technique of spatial domain depth-from-defocus.Pattern Recognition Letters,2006,27,1318-1324)，但是由于鬼成像结果噪声点太多以及成像方法的独特性，这种方法很难奏效。还有人提出采用参考臂距离的不断尝试来获得最为清晰像的方法，实际运算量过大，过于繁琐。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抑制单臂鬼成像离焦模糊的二次成像方法，能够在未知待成像目标距离的情况下，实现目标图像较为清晰的重建，减弱甚至避免离焦模糊效应的出现。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种抑制单臂鬼成像离焦模糊的二次成像方法，步骤如下：

(1)低分辨率随机光场的设置，即在确定好待成像的物体目标后，将光束打向已调制为低分辨率随机矩阵的空间光调制器，并由SLM表面反射后形成人为调控的低分辨率随机光场，经大气衍射传播到达目标处；

(2)测量光场及参考光场的确定，即物体目标处的光束受到反射或透射作用形成的测量光场，直接被桶状探测器(光电转换器件)接收后产生了光电流形式的能量值，而参考光场则是基于菲涅尔—惠更斯衍射定理，以空间光调制器的低分辨率随机矩阵为原始输入并通过快速傅里叶变换的方法计算得到；

(3)模糊图像的第一次重建，即对步骤(2)所确定的测量光场能量值以及参考光场做出进一步的二阶关联函数运算而获得目标的模糊图像；

(4)模糊图像的处理，即对第一次重建的模糊图像进行阈值分割、频域低通滤波处理后，使其成为具有灰度等级划分的分布图像；

(5)叠加分布图像的高分辨率随机光场的调制，即对输入空间光调制器的随机矩阵做出以下设置：首先，产生高分辨率的随机矩阵；其次，以矩阵的点积形式将高分辨率随机矩阵的各个点乘上步骤(4)所得分布图像的对应点，使得矩阵携带部分目标信息；最后，光束打向空间光调制器表面反射后会形成叠加分布图像的高分辨率随机光场；