[发明专利]一种超分辨率关联成像系统及成像方法

说明书

本发明涉及一种超分辨率关联成像系统及成像方法，该系统包括光源、阈值滤波控制调控系统和传统关联成像符合测量系统。光源发出的光被分束器将分成两束，其中透射光束照射到透射式的空间光调制器上。反射光束被一个具有空间分辨能力的CCD、EMCCD或CMOS面阵列探测器探测。获得光强的空间分布通过阈值滤波器按照设定的阈值进行滤波运算，并根据滤波后的强度空间分布面阵数据生成的调制矩阵,用于驱动空间光调制器对与反射光束相对应的透射光强度进行滤波操作。当采用高通滤波时，选择合适的阈值可以使成像对比度可以达到100%，因此可以完全抵消传统关联成像直流背景噪声的影响，可实现无背景的超分辨关联成像，成像质量比传统方法更好。

技术领域

本发明涉及超分辨率关联成像领域，特别涉及一种基于强度阈值滤波的超分辨率关联成像系统和方法。

背景技术

关联成像技术(也称“鬼”成像)是一种利用热光场或量子光场的高阶时空强度关联性质，在非定域上实现对物体信息重建的一种新型成像技术。其中，近年来迅猛发展热光源的关联成像技术具有很多不同于传统的透镜成像或照相技术的优势，比如，可不用透镜而成像且原则上适合电磁波谱中任意波长，可不受大气湍流扰动、空气混浊或其它散射介质的影响，可以在大气湍流、云雾遮挡的情况下依然获得物体清晰的成像，这是传统经典成像无法做到的。并且热光源(例如太阳光)与我们日常生活息息相关，相比较量子光源，更容易获得，因此，研究方向和热点趋向于基于热光源的关联成像技术。正是由于该项技术具有传统透镜成像技术所不可替代的作用和优势，所以在国防、军事、遥感，通讯、生物医学等众多成像技术领域都具有巨大的潜在应用价值。

虽然关联成像技术在相同的条件下比传统成像具有更高的成像分辨率，但是依然受制于成像系统的衍射极限，同时关联成像技术的成像分辨率与对比度是相互制约的关系，通常情况下，高分辨率的成像会导致对比度很低，这是关联成像技术的不足之处。

发明内容

本发明的一个目的是将对即时强度的阈值滤波技术应用于光学超分辨率关联成像领域，从而提供一种基于阈值滤波的超分辨成像系统和方法。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：一种超分辨率关联成像系统，光源发出的光束被非偏振分束器分成两路，反射一路中设有具有空间分辨能力的面阵探测器，对反射光束进行探测后接入阈值滤波器进行滤波运算，再根据滤波获得强度空间分布面阵数据生成驱动矩阵输入到空间调制器的控制器，控制器按照驱动矩阵驱动空间光调制器对与反射光束相对应的透射光束进行滤波调制；被调制的光束照射到非偏振分束器被分成两路；透射一路和反射一路分别为探测臂和参考臂；所述探测臂光路中设有探测臂探测器和所述待成像物体，所述探测臂探测器用于采样所述探测臂光路中经过所述待成像物体后的光场强度总和S＝∫I(x₁)dx₁，称之为桶探测器；所述参考臂光路中设有具有空间分辨能力的面阵参考臂探测器，用于采样所述参考臂光路的光场强度分布信号I(x₂)；所述探测臂探测器和面阵参考臂探测器输出的信号接入到用于重建待成像物体像的符合测量系统；该系统也可以是计算关联成像系统和压缩感知关联成像系统。

进一步地，光源为热光源、自然光或人造赝热光源。

进一步地，面阵探测器必须是具有空间分辨能力的CCD、EMCCD、ICCD或CMOS面阵列相机。所述的探测臂探测器既可以是无空间分辨能力的桶探测器，也可以是具有空间分辨能力的面阵列相机。而面阵参考臂探测器是具有空间分辨能力的CCD、EMCCD、ICCD或CMOS面阵列相机。

进一步地，空间光调制器既可以为透射式空间光调制器(spatial lightmodulator，SLM)和反射式的空间光调制器，也可以是数字微镜器件(digital mirrordevice，DMD)。

一种超分辨率关联成像方法，采用了前述的一种超分辨率关联成像系统，包括以下步骤：