[发明专利]一种基于差分的投影仪“街角成像”方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于差分的投影仪“街角成像”方法，属于关联成像技术领域。

背景技术

关联成像(Correlated Imaging)，又称“鬼”成像(Ghost Imaging，GI)，是近些年来量子光学领域的前沿和热点之一。与传统成像不同的是，在没有直接照射物体的参考光路中，关联成像系统能够获得高质量的成像，因而称为“鬼”成像。随着研究的深入，研究人员又提出了热光鬼成像和计算鬼成像，鬼成像的成像质量越来越高，对设备的要求越来越低，使鬼成像在各个领域的应用得以实现。

1995年，Pittman等人根据Klyshko的理论在实验上实现了纠缠关联成像。2002年，Bennink等人在实验上利用经典热光源实现了鬼成像，证明了利用热光同样可以实现鬼成像，在鬼成像领域引起了不小的轰动。由于热光鬼成像实现简单，对实验设备要求较低，近年来越来越多的研究人员的重视，提出了各种热光鬼成像方案。2008年，Shapiro等人从理论上证明了计算鬼成像(Computational Ghost Imaging，CGI)的可行性，2009年Bromberg等人实现了计算鬼成像。同年，Katz等人首次将压缩感知(Compressive sensing，CS)理论和热光鬼成像相结合从而提出了压缩鬼成像方案(Compressive Ghost Imaging)，将数据的采集与压缩相结合，使得重构图像所需的测量次数远远小于Nyquist采样次数，发现利用压缩感知的重构算法可以大大加快图像重构速度，这种新方案极大程度改善了热光鬼成像测量次数过多的缺点。

然而上述的成像方法需要物体与探测器在同一光路，没有考虑到无法直接成像物体的情况，且当物体自身分辨率较小时，由于存在背景光的干扰，较大的图像噪声功率使得GI的信噪比(Signal-to-Noise Ratio，SNR)较小，恢复出的图像质量较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于差分的投影仪“街角成像”方法，利用“街角”墙面的漫反射，获得无法直接成像物体的像，同时降低噪声影响，提高成像质量。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于差分的投影仪“街角成像”方法，包括如下步骤：

步骤1，光源经过数字微镜晶片调制后产生一组随机光散斑，将光散斑照射到透射性物体表面；

步骤2，透过步骤1所述物体的光散斑打到散射墙面上，经过散射墙面的漫反射，产生漫反射光；利用无空间分辨能力的桶探测器收集探测漫反射光，并计算桶探测器探测到的光强值；

步骤3，将透射性物体的差分信息作为被成像对象，对桶探测器探测到的光强值进行差分计算，得到桶探测器的差分值；

步骤4，根据桶探测器的差分值进行二阶关联运算，获得在“街角”无法直接成像的物体的像。

作为本发明的一种优选方案，步骤2所述桶探测器探测到的光强值计算公式如下：

S₁＝∫I₁(x₁)T(x₁)d²x₁

其中，S₁为桶探测器探测到的光强值，x₁为入射方向散斑位置的横坐标，I₁(x₁)为入射方向散斑光场强度分布，T(x₁)为入射方向物体信息。

作为本发明的一种优选方案，步骤3所述桶探测器的差分值计算公式如下：

其中，S_为桶探测器的差分值，S₁为桶探测器探测到的光强值，S₂为反射方向的光强值，<·>表示求均值。

作为本发明的一种优选方案，所述反射方向的光强值S₂计算公式如下：

S₂＝∫I₂(x₂)T(x₂)d²x₂

其中，x₂为反射方向散斑位置的横坐标，I₂(x₂)为反射方向散斑光场强度分布，T(x₂)为反射方向物体信息。

作为本发明的一种优选方案，步骤4所述二阶关联运算的计算公式如下：