[发明专利]针对强散射环境下的运动物体成像与追踪方法及装置

说明书

本发明提供一种针对强散射环境下的运动物体成像与追踪方法及装置，其中，该方法包括：获取强散射环境下的运动目标的第一散斑图和第二散斑图；将所述第一散斑图和第二散斑图预处理后输入训练好的深度学习网络中对运动目标进行重构与追踪，得到运动目标重构后以及位移信息恢复后的图像。实现了透过强散射介质对运动目标进行成像及追踪。

技术领域

本发明涉及涉及光电探测及计算成像领域，具体的是涉及一种针对强散射环境下的运动物体成像与追踪方法及装置。

背景技术

对于隐藏在散射介质之后的目标利用光电系统进行探测识别一直以来都是成像领域的热点问题。与传统光学成像“所见即所得”的模式不同，系统中存在的强散射介质，会对光场信息产生随机调制，使得原本有序的波前相位发生畸变，出射光场信息严重丢失变得随机而紊乱，最终在观测面上只能获取到蕴含目标信息的散斑图像而无法直接判断目标形貌。

基于散斑相关的透散射成像技术相比于其他技术路线具有非侵入的优势，且对于光源、介质、系统的要求较低。其中，对于运动目标的成像与追踪问题在生物医学成像等领域亟待解决。

发明内容

本发明提供一种针对强散射环境下的运动物体成像与追踪方法及装置。

第一方面，本发明提供了一种针对强散射环境下的运动物体成像与追踪方法，包括：获取强散射环境下的运动目标的第一散斑图和第二散斑图；将所述第一散斑图和第二散斑图预处理后输入训练好的深度学习网络中对运动目标进行重构与追踪，得到运动目标重构后以及位移信息恢复后的图像。

进一步地，所述获取强散射环境下的运动目标的第一散斑图和第二散斑图，包括：将激光器的光束调制为赝热光源照射在运动目标上，然后光束通过散射介质后由探测器捕获，得到对应运动目标的第一散斑图和第二散斑图，所述第一散斑图表示运动前的散斑图，所述第二散斑图表示运动后的散斑图。

进一步地，所述将所述第一散斑图和第二散斑图预处理后输入训练好的深度学习网络中对运动目标进行重构与追踪，得到运动目标重构后以及位移信息恢复后的图像，包括：将所述第一散斑图和第二散斑图预处理，确定对应所述运动目标的散斑差值图，所述散斑差值图包括所述运动目标的目标形状和位移信息；将所述散斑差值图输入训练好的深度学习网络中对运动目标进行重构与追踪，得到运动目标重构后以及位移信息恢复后的图像。

进一步地，所述获取强散射环境下的运动目标的第一散斑图和第二散斑图，包括：确定至少一个运动目标；获取强散射环境下的每个运动目标的第一散斑图和第二散斑图；以及，所述将所述第一散斑图和第二散斑图预处理后输入训练好的深度学习网络中对运动目标进行重构与追踪，得到运动目标重构后以及位移信息恢复后的图像，包括：将所述每个运动目标的第一散斑图和第二散斑图进行预处理，并判断所述至少一个运动目标的位移是否相等；若相等，则将运动目标的第一散斑图和第二散斑图预处理后输入训练好的第一深度学习网络中对所述运动目标进行重构，得到所述运动目标重构后的图像；否则，则将运动目标的第一散斑图和第二散斑图预处理后输入训练好的第二深度学习网络中对所述运动目标进行重构与追踪，得到所述运动目标重构后以及位移信息恢复后的图像。

进一步地，所述第一深度学习网络和第二深度学习网络的结构相同，所述结构包括U-net网络结构。

进一步地，所述方法还包括：通过均方误差，结构相似度，以及峰值信噪比确定所述图像的目标重构的质量以及位移信息恢复的精度。

第二方面，本发明还提供了一种针对强散射环境下的运动物体成像与追踪装置，包括：第一处理模块，用于获取强散射环境下的运动目标的第一散斑图和第二散斑图；第二处理模块，用于将所述第一散斑图和第二散斑图预处理后输入训练好的深度学习网络中对运动目标进行重构与追踪，得到运动目标重构后以及位移信息恢复后的图像。