[发明专利]一种高分辨太赫兹图像处理方法

说明书

本发明涉及一种高分辨太赫兹图像处理方法，包括以下过程：获取成像样品的幅度和相位矩阵，获取成像系统的点扩散函数的幅度和相位矩阵；将成像样品的幅度和相位矩阵组合成成像样品的复数矩阵，将点扩散函数的幅度和相位矩阵组合成点扩散函数的复数矩阵；对成像样品的复数矩阵和点扩散函数的复数矩阵进行非盲去卷积计算，得到高分辨图像。本发明不需要采用昂贵的近场成像方法，可以利用传统传感器及光学器件实现高分辨成像，基于电磁场的波动特性，我们引入了相位信息来实现较好的重建进而实现了低成本高分辨成像，使成像分辨率超越传统探测器和光斑的物理限制，大大扩展了成像系统的性能。

技术领域

本发明涉及太赫兹图像处理领域，具体地说是一种高分辨太赫兹图像处理方法。

背景技术

太赫兹一般指的是频率在0.1-10THz频段的电磁波，由于其独特的特性，近年来受到人们广泛关注。在自然界中许多生物大分子的振动都处在该频段，这为生物特性的检测提供了有效手段；太赫兹光子能量低，对探测物不会造成损坏，能够实现无损检测；太赫兹对许多介电材料和非极性物质具有穿透能力，可以作为隐蔽物探测的手段。

太赫兹成像是上述应用的重要组成部分，通常情况下，提高太赫兹图像分辨率的途径有两种：一是通过硬件设备，使用高灵敏度的探测器；二是通过建立数学模型，利用图像处理的方法提高太赫兹图像的分辨率。前者周期长，成本昂贵而且受到现有技术的制约，后者成本低，易于实现，已成为太赫兹图像处理领域重要的研究方向。

现有太赫兹焦平面成像系统其成像分辨率主要依赖于聚焦光斑及传感器的物理尺寸。虽然近场显微镜可以通过探针结构的使用减小光斑尺寸进而提高成像分辨率，但其成本高，并且使用过程中探针需要非常贴近物体表面，因此使用环境受限，很不方便，同时由于探针的引入降低了系统的动态范围。我们提出的方向基于对电磁波衍射引起成像模糊的物理过程的了解，使用普通传感器采集模糊图像来进行图像恢复，利用幅度和相位信息通过去卷积运算来重建图像。本方法不需要采用昂贵的近场成像方法，可以利用传统传感器及光学器件实现高分辨成像。基于电磁场的波动特性，我们引入了相位信息来实现较好的重建进而实现了低成本高分辨成像，使成像分辨率超越传统探测器和光斑的物理限制，大大扩展了成像系统的性能，这是现有成像系统所不能达到的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种高分辨太赫兹图像处理方法，利用幅度和相位两个信息完成太赫兹图像去卷积，提高其成像分辨率，解决了太赫兹成像系统点扩散函数估算不准确的问题。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种高分辨太赫兹图像处理方法，包括以下过程：

步骤1：获取成像样品的幅度和相位矩阵，获取成像系统的点扩散函数的幅度和相位矩阵；

步骤2：将成像样品的幅度和相位矩阵组合成成像样品的复数矩阵，将点扩散函数的幅度和相位矩阵组合成点扩散函数的复数矩阵；

步骤3：对成像样品的复数矩阵和点扩散函数的复数矩阵进行非盲去卷积计算，得到高分辨图像。

所述成像系统为透射式太赫兹成像系统。

所述成像样品的复数矩阵为：g＝A₁.*exp(P₁/180*π*i)

其中，A₁为获取成像样品的幅度矩阵，P₁代表获取成像样品的相位矩阵。

所述点扩散函数的复数矩阵为：k＝A₂.*exp(P₂/180*π*i)

其中，A₂为获取成像样品的幅度矩阵，P₂为获取成像样品的相位矩阵。

本发明具有以下有益效果及优点：