[发明专利]一种基于直接探测器的频域稀疏采样激光成像方法和系统

说明书

本公开提出了一种基于直接探测器的频域稀疏采样激光成像方法，包括：将激光回波复图像经傅里叶镜处理，生成激光回波复图像频谱；生成激光参考信号，并使激光参考信号发生0°和90°相移，得到第一参考信号和第二参考信号；使第一参考信号与第二参考信号与激光回波复图像频谱分别发生干涉，生成第一相干光信号和第二相干光信号；利用小规模面阵直接探测器接收第一相干光信号的光强和第二相干光信号的光强；基于第一相干光信号的光强、第二相干光信号的光强和激光参考信号的幅度，重构激光回波复图像频谱，并将重构得到的激光回波复图像频谱逆傅里叶变换，以重构激光回波复图像。

技术领域

本公开涉及激光成像领域，还涉及频域稀疏采样、直接探测器和图像重构等技术领域，尤其涉及一种基于直接探测器的频域稀疏采样激光成像方法和系统。

背景技术

随着高分辨率宽幅成像的需求不断增加，探测器规模不断扩大，由此带来了以下问题。

大规模的探测器给数据存储、传输和处理带来极大困难，为实现数传，数据压缩已是必不可少环节，前端先大数据量采集，然后后端再数据压缩，这形成了一个前后矛盾的过程。

激光具有窄带性和单色性，由傅里叶光学成像4f试验可知，利用激光探测获取的目标信号在频域稀疏且频谱集中在低频区间。在此基础上，利用傅里叶透镜将激光图像变换到频域，在其低频区间实施稀疏采样。在仅丢失图像部分高频信息的情况下，以小幅牺牲分辨率为代价减少图像数据量，进一步通过反演实现激光成像具有可行性，或可大幅缓解探测器规模和高分宽幅成像的矛盾。

且由于目前大量应用的激光探测器仍然是直接探测体制的，因此基于直接探测器的频域稀疏采样激光成像问题亟需解决。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种基于直接探测器的频域稀疏采样激光成像方法，包括：使激光回波复图像经傅里叶镜处理，生成激光回波复图像频谱；生成激光参考信号，并使所述激光参考信号通过空间光调制器时分处理，发生0°和90°相移，得到第一参考信号和第二参考信号；使所述第一参考信号与所述第二参考信号与所述激光回波复图像频谱分别在直接探测器发生干涉，生成第一相干光信号和第二相干光信号；利用小规模面阵直接探测器接收所述第一相干光信号的光强和所述第二相干光信号的光强；基于所述第一相干光信号的光强、所述第二相干光信号的光强和所述激光参考信号的幅度，重构所述激光回波复图像频谱，并将重构得到的所述激光回波复图像频谱逆傅里叶变换，以重构所述激光回波复图像。

可选地，重构的所述激光回波复图像频谱的实部和虚部表达式为：

其中，为重构的所述激光回波复图像频谱的实部，为重构的所述激光回波复图像频谱的虚部，I_I(x，y)为所述第一相干光信号的光强，I_Q(x，y)为所述第二相干光信号的光强，a₂(x，y)为所述激光参考信号在x-y平面上的幅度。

可选地，基于直接探测器的频域稀疏采样激光成像方法还包括：在频域接收所述激光回波复图像频谱，并计算所述激光回波复图像频谱的幅度均值。

可选地，所述激光参考信号的幅度不小于所述激光回波复图像频谱幅度均值的30倍。

可选地，所述激光参考信号设置在频域，且所述激光参考信号的载频与所述激光回波复图像频谱的载频相同。