[发明专利]基于Richardson–Lucy反卷积的穿透散射介质高分辨率成像方法

说明书

基于Richardson–Lucy反卷积的穿透散射介质高分辨率成像方法，属于激光穿透散射介质成像技术领域，本发明为解决基于时间门控的弹道成像方法输出图像分辨低的问题。本发明该方法包括步骤：步骤一、利用APD阵列探测器采集受散射干扰的目标表面反射的激光信号；步骤二、利用时间门保留激光信号中的弹道光子和蛇形光子；步骤三、采用Richardson–Lucy反卷积估计每个通道的没有展宽的光子时间分布；步骤四、迭代收敛后，根据步骤三估计的光子时间分布截取各个通道上光子数峰值作为该通道的有效光子数；步骤五、根据各个通道的有效光子数重新构建弹道光图像。

技术领域

本发明属于激光穿透散射介质成像技术领域。

背景技术

穿透散射介质成像是现代光学的基本问题之一，对科学和技术领域都具有重要的意义，特别是在生物医学成像、水下探测成像、穿透云雾成像等方面。穿透散射介质成像的基本原理为：光子在散射介质中传播可以分为没有经过散射的弹道光子、较少散射干扰的蛇形光子和漫射光子，现有技术中通常采用时间门技术将用于成像的弹道光子、蛇形光子与漫射光子相分离，时间门技术依据光子经过散射介质后到达探测器的时间不同加以区分，弹道和蛇形光子到达的时间早，而漫射光子到达的时间晚。经过时间门后去掉不利于成像的漫射光子，使目标在探测器上成像，但基于时间门控成像的精度不高，分辩率比较低，主要是因为，经过时间门成像不但包括未被散射干扰弹道光子的图像，而且同时包含了受到较少散射干扰的蛇形光子的图像，由于蛇形光子在时间分布上有一定的展宽，蛇形光子成像空间分辨率较低，使得最终图像相对模糊。

发明内容

本发明目的是为了解决基于时间门控的弹道成像方法输出图像分辨低的问题，提供了一种基于Richardson–Lucy反卷积的穿透散射介质高分辨率成像方法。

本发明所述基于Richardson–Lucy反卷积的穿透散射介质高分辨率成像方法，该方法包括步骤：

步骤一、利用APD阵列探测器采集受散射干扰的目标表面反射的激光信号；

步骤二、利用时间门保留激光信号中的弹道光子和蛇形光子；

步骤三、采用Richardson–Lucy反卷积估计每个通道的没有展宽的光子时间分布；

步骤四、迭代收敛后，根据步骤三估计的光子时间分布截取各个通道上光子数峰值作为该通道的有效光子数；

步骤五、根据各个通道的有效光子数重新构建弹道光图像。

优选地，APD阵列探测器具有m×n个通道。

优选地，APD阵列探测器采集到的任一单个通道上光子时间分布为h_i i＝1,2,...,m×n。

优选地，步骤三采用Richardson–Lucy反卷积估计每个通道的没有展宽的光子时间分布

式中：

h表示时间门提供的标准光子时间分布；

g_i表示经过时间门后形成的弹道光图像中第i个通道上的光子分布；

表示第i个通道的第k-1次迭代结果，表示第i个通道的第k次迭代结果，第i个通道的迭代初始值为任意猜想光子时间分布；

*分别为相关和卷积。

优选地，迭代次数k＝10～20。

优选地，迭代次数k＝15。

优选地，还包括以下步骤：

步骤六、将连续多帧弹道光图像叠加获取目标图像。

优选地，m×n＝32×32。