[发明专利]基于异步差分探测的计算鬼成像系统、方法及存储介质

权利要求书

1.一种基于异步差分探测的计算鬼成像系统，其特征在于，所述系统包括在光路上依次设置的：

He-Ne激光器、准直扩束镜、空间光调制器、待成像目标物体、时间积分桶探测器、差分器、计数器以及计算机，其中，所述空间光调制器与所述计数器之间用于放置所述待成像目标物体；

所述空间光调制器与所述时间积分桶探测器通过所述计数器相连接，所述空间光调制器与所述差分器通过所述计算机相连接，所述时间积分桶探测器与所述计算机通过所述差分器相连接，所述计算机用于通过基于异步差分探测的计算鬼成像技术获取待成像目标物体的图像信息。

2.一种基于异步差分探测的计算鬼成像方法，其特征在于，应用如上述权利要求1所述的基于异步差分探测的计算鬼成像系统实现，所述方法包括如下步骤：

步骤一、利用准直扩束镜对He-Ne激光束进行准直和扩束以产生均匀分布的平行光束：

通过控制He-Ne激光器的支架，旋钮调节He-Ne激光束的发射方向，使He-Ne激光束保持水平发射，然后利用准直扩束镜对He-Ne激光束进行准直与扩束调节，以产生均匀分布的平行光束；

步骤二、利用空间光调制器对平行光束进行调制以产生随机散斑光场：

利用计算机软件生成M幅尺寸为P×Q的随机散斑图形；其中，将随机散斑图形的尺寸与空间光调制器的有效调制尺寸设置为相同，用于保证随机散斑图形中的每一个像素都能得到有效调制；P×Q表示空间光调制器加载的随机散斑图形的像素尺寸，P表示随机散斑图形的像素宽度，Q表示随机散斑图形的像素高度；

将平行光束垂直入射到空间光调制器的液晶面板上，再利用计算机软件将M幅随机散斑图形按照第一预设频率F₀依次加载到空间光调制器上，以产生一系列随机散斑光场m表示空间光调制器的加载次数，p∈[1，P]，q∈[1，Q]；

步骤三、利用时间积分桶探测器接收待成像目标物体经随机散斑光场照明后的光能量信息：

利用经空间光调制器调制后的随机散斑光场垂直照射待成像目标物体T(p，q)；

然后利用时间积分桶探测器按照预设探测频率F₁接收经待成像目标物体调制后的光能量信息C⁽ⁿ⁾；

步骤四、利用差分器对光能量信息进行差分运算以获得差分信息：

利用差分器对时间积分桶探测器接收到的光能量信息进行差分运算，当空间光调制器上不加载随机散斑图形时，空间光调制器后的光场强度记为时间积分桶探测器接收的光能量信息记为C⁽⁰⁾，则第n次的差分信息记为：

D⁽ⁿ⁾＝C⁽ⁿ⁾-C^(n-1)，其中n＝1，2，...N

其中，D⁽ⁿ⁾表示差分器对时间积分桶探测器第n次探测到的信息进行差分得到的差分信息，N表示时间积分桶探测器的最大探测次数；

通过衍射积分公式计算得到鬼成像过程中第m次加载的参考光场强度分布

步骤五、通过差分关联运算得到待成像目标物体的鬼成像图像：

基于所述参考光场强度分布与差分信息进行关联计算以得到鬼成像图像。

3.根据权利要求2所述的基于异步差分探测的计算鬼成像方法，其特征在于，在所述步骤二中，随机散斑图形的加载数量M为600幅，加载时对应的第一预设频率F₀为1/60Hz，随机散斑图形的像素尺寸P×Q取值为200×200，空间光调制器的每个单元像素尺寸为12μm×12μm。

4.根据权利要求3所述的基于异步差分探测的计算鬼成像方法，其特征在于，在所述步骤三中，将空间光调制器加载的随机散斑图形的第一预设频率F₀与时间积分桶探测器的预设探测频率F₁的比定义为异步倍率K，异步倍率K的计算公式表示为：

K＝F₀/F₁

当空间光调制器加载随机散斑图形的幅数为M时，时间积分桶探测器的最大探测次数N表示为：

N＝M/K

其中，K的取值大于等于2。