[发明专利]基于液晶调制不稳定性的弱光图像重构装置及方法

说明书

为解决现有滤波技术无法有效提取完全湮没在强噪声背景下的弱图像信号的技术问题，本发明提供了一种基于液晶调制不稳定性的弱光图像重构装置及方法。弱光图像重构装置包括激光器；在激光器的出射光路上设置有分束镜；分束镜将入射至其上的光束分为两路：一路上依次设置有衰减器、分辨率板和第二反射镜；另一路上设置有第一反射镜；第一反射镜的反射光路上依次设置有聚焦透镜、散射器、准直透镜、合束镜、向列相液晶盒、成像透镜和CCD探测器；合束镜同时还位于第二反射镜的反射光路上；散射器可在垂直于其所在光路的平面内匀速转动，转动速度最低为每秒1000转；散射器在聚焦透镜与准直透镜之间的位置可调；向列相液晶盒上外加有调节电压。

技术领域

本发明属于弱光图像的随机共振重构技术领域，具体涉及到一种基于液晶调制不稳定性的弱光图像重构装置及方法。

背景技术

在空域图像信号探测时，信号常常要经过大气、水甚至烟雾等散射介质。这些散射介质会吸收和散射图像信号，使图像信号空间分布发生改变，散射噪声致使最后接收图像的信噪比严重变低，图像模糊无法辨识。而在待测图像信号本身十分微弱或者图像信号被强噪声完全湮没时，探测器难以直接探测目标。因此，强噪声背景下的弱图像信号非线性放大技术有着极其重要的研究与应用价值。随着科学技术的不断进步和工业生活实践的不断深入，弱图像信号检测应用前景也不断扩展。如机载的和车载的激光雷达扫描、遥感探测和水下目标探测等都是潜在的应用领域。如何以成本低、性能好的弱图像信号检测技术来解决这些实际应用中的问题成为急需面对的关键问题。

传统的滤波方式在输入图像信噪比较低的情况下，能够获得较好的图像信号提取效果，但是对于完全湮没在强噪声背景下的弱图像信号，或者信号与噪声频率相同或接近的情况下，传统的滤波方式显得无能为力。因此，研究强噪声背景下弱图像信号的重构与增强技术迫在眉睫。

发明内容

为解决现有滤波技术无法有效提取完全湮没在强噪声背景下的弱图像信号的技术问题，本发明提供了一种基于液晶调制不稳定性的弱光图像重构装置及方法。

本发明的发明构思：

本领域技术人员一般认为噪声是有害的，噪声越大信号越差。但本发明却跳出常规思维，通过增大噪声信号的方式实现图像重构：首先产生信号光和噪声光，然后利用液晶材料作为非线性介质(信号、噪声进行非线性耦合的媒介)调制不稳定性所产生的随机共振现象，使部分噪声能量转化为有用的信号能量，有效提高图像信噪比，实现被噪声淹没的弱光图像重构。

本发明的技术解决方案如下：

基于液晶调制不稳定性的弱光图像重构装置，其特殊之处在于：包括激光器；在激光器的出射光路上设置有分束镜；

分束镜将入射至其上的光束分为两路：一路上依次设置有衰减器、分辨率板和第二反射镜；另一路上设置有第一反射镜；

第一反射镜的反射光路上依次设置有聚焦透镜、散射器、准直透镜、合束镜、向列相液晶盒、成像透镜和CCD探测器；

所述合束镜同时还位于所述第二反射镜的反射光路上；

所述散射器可在垂直于其所在光路的平面内匀速转动，转动速度最低为每秒1000转；所述散射器在聚焦透镜与准直透镜之间的位置可调；

所述向列相液晶盒上外加有调节电压。

进一步地，所述聚焦透镜和准直透镜的焦距相等。

进一步地，所述散射器为毛玻璃。

进一步地，所述向列相液晶盒为E7液晶，厚度为330μm，其寻常光折射率n_⊥＝1.53，非常光折射率n_∥＝1.77，低频段介电常数ε_⊥＝5.1、ε_∥＝19.6，平均介电常数K_N＝10^-11N。