[发明专利]一种高斯光鬼成像的光强补偿方法

说明书

本发明涉及一种高斯光鬼成像的光强补偿方法，属于光电成像领域。本发明根据给定的已知参数，通过公式(1)计算出变分辨率区域各像素光强值相同时每个像素的参数，给出高斯光强补偿探测器阵列；该阵列用于鬼成像系统，在满足光强补偿的同时实现了大视场、高分辨率成像和快速成像；能够对由于光源高斯分布产生的各个像素光强不均的现象进行补偿，实现目标准确成像。

技术领域

本发明涉及一种高斯光鬼成像的光强补偿方法，属于光电成像领域。

背景技术

鬼成像是一种新型光电成像方法。在鬼成像中，光源被分为两束，一束光与目标作用后被一个无空间分辨能力的单像素(或“桶”)探测器接收，作为探测臂；另一束光，不与目标相互作用，直接被高分辨率阵列探测器接收，作为参考臂。将这两臂信号进行二阶互相关运算即可得到目标信息。高斯光由于其同时具有量子特性和半经典特性，被认为是最好的鬼成像光源。

但在实际操作中，高斯光在空间上服从高斯分布，从而导致其照射在目标上的光强总体分布不均。传统的高斯光鬼成像一般选取定分辨率探测器作为参考臂，对于相同反射率的目标而言，探测器上不同像素处接收到的光强差异很大，从而导致重构的图像会出现中心区域信号强，边缘区域信号弱，甚至被噪声淹没的现象，从而产生重构信息不准确的问题。

发明内容

本发明的目的为了解决高斯光鬼成像存在光强总体分布不均匀的问题，提供一种高斯光鬼成像的光强补偿方法。同时，针对高斯光的空间分布特点设计了一种高斯光强补偿的探测器阵列结构，用于鬼成像系统，在满足光强补偿的同时实现了大视场、高分辨率成像和快速成像。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种高斯光鬼成像的光强补偿方法，具体步骤如下：

步骤一、将探测器平面划分为两个区域：中心定分辨率区域和周边变分辨率区域，给定中心定分辨率区域半径r₀、变分辨率区域外半径r_M、变分辨率区域环数M以及每环像素数N，作为已知参数；

步骤二、根据步骤一的已知参数通过公式(1)计算出变分辨率区域各像素光强值相同时每个像素的参数(θ_j-1、θ_j、r_i、r_i-1)，给出高斯光强补偿探测器阵列；

其中，i为变分辨率区域第i环，j为每环上第j个像素，a是高斯光场中光强为中心光强处到光斑中心的距离，r_i-1为第i环上像素的内径，r_i为第i环上像素的外径，θ_j-1、θ_j为每环上第j个像素顶点的角度坐标值。

步骤三、将步骤二给出的高斯光强补偿探测器阵列应用于鬼成像系统中，完成目标信息的重构。

根据鬼成像理论搭建测试系统，将高斯光照射在旋转毛玻璃上形成赝热光源；用桶探测器采集光源照射到目标后的反射光总光强信息，同时用步骤二得到的高斯光强补偿探测器阵列采集同一光源的二维光强分布信息，经过K次测量后，得到K组目标反射光总光强信息和光源二维光强分布信息；对目标反射光总光强信息和光源二维光强分布信息进行计算，得到目标的形貌测量值。

高斯光强补偿探测器阵列定分辨率区域为传统的鬼成像方式，其成像公式为：

G(x,y)＝<I₁·I₂(x,y)>-<I₁><I₂(x,y)> (2)

公式(2)中，G(x,y)为目标的重建函数，I₁为桶探测器上的总光强，I₂(x,y)为定分辨率区域上点(x,y)处的光强，<·>表示K次迭代的均值运算。