[发明专利]主动照明非视域二次半影成像方法

说明书

主动照明非视域二次半影成像方法，属于光学领域。本发明解决了现有基于透射窗的半影成像技术中目标物体光强较弱或目标物体非主动发光条件下如何进行精确图像重构的问题。本发明成像方法通过选通相机选择采集经接收面第三次散射后的光，从而获得经接收面第三次散射后的光的光场强度分布y；并利用目标物体和二次半影所在场景中的物理位置，获得目标物体的正向传输矩阵A；利用光场强度分布y和正向传输矩阵A，求解经目标物体散射出的光场强度分布的最优解经去半影照明解算操作后，重构出目标物体的图像。本发明主要用于对目标物体光强较弱及非主动发光目标物体进行图像重构。

技术领域

本发明涉及光学成像领域。

背景技术

非视域成像是一种针对于视域外目标的计算成像方法，该方法采集物体多次散射或反射到周围场景中的光场信息，并利用该信息来间接还原目标的图像。

搜寻和救援活动中的物体处于密闭空间由于大面积遮挡而无法被探测到的情况时有发生。

近些年，随着非视域成像技术的逐渐发展，针对上述情况，产生了基于透射窗口的被动非视域半影成像技术。现有的基于透射窗口的被动非视域半影成像模型，如图1所示：该模型利用目标经过前方的一个透射窗口在接收平面上形成半影分布，然后利用该分布可以将隐藏目标计算重构出来。这种方式经过实验验证可行。但是有一个很大的缺点，就是要求目标可以自身发光，这大大限制了该种成像的应用领域。因为在很多情况下，并不能保证所有的隐藏目标都可以自身发光，且在目标物体光强较弱的情况下，对相机要求高，相机接收不到成像面半影分布的情况会经常出现，无法重构出目标图像。因此，现有技术中没有基于透射窗成像系统对目标物体光强较弱或非主动发光目标物体进行精确图像重构的方法，以上问题亟需解决。

发明内容

本发明目的是为了解决现有基于透射窗的半影成像技术中目标物体光强较弱或目标物体非主动发光条件下如何进行精确图像重构的问题，本发明提供了一种主动照明非视域二次半影成像方法。

主动照明非视域二次半影成像方法，该成像方法是基于透射窗的主动照明成像系统实现的，透射窗的主动照明成像系统包括脉冲光源、选通相机、遮挡物和接收面；

脉冲光源、选通相机和接收面均位于遮挡物的一侧，目标物体位于遮挡物的另一侧，且脉冲光源和选通相机均位于遮挡物与接收面之间；遮挡物上设有透射窗；

脉冲光源用于向接收面出射光，该光经接收面第一次散射后，穿过透射窗入射至目标物体，经目标物体第二次散射后穿过透射窗入射至接收面，又经接收面第三次散射后，入射至选通相机；其中，入射至目标物体上的光在目标物体上形成一次半影，从目标物体入射至接收面上的光，在接收面上形成二次半影，且脉冲光源不在目标物体的视域范围内；

该成像方法包括如下步骤：

S1、预设选通相机选通门起始时间和宽度，通过选通相机采集经接收面第三次散射后的光，从而获得经接收面第三次散射后的光的光场强度分布y；

S2、根据目标物体和二次半影所在场景中的物理位置，获得目标物体的正向传输矩阵A；其中，目标物体的正向传输矩阵A为经目标物体第二次散射后的光，入射到接收面形成二次半影后，再经接收面上二次半影所在区域第三次散射后，入射到选通相机中的光场分布矩阵；

S3、利用光场强度分布y和正向传输矩阵A，求解目标物体散射出的光场强度分布的最优解

S4、利用目标物体散射出的光场强度分布的最优解对最优解去半影照明解算操作后，重构出目标物体的图像。

优选的是，S2、根据目标物体和二次半影所在场景中的物理位置，获得目标物体的正向传输矩阵A的实现方式包括如下步骤：