[发明专利]一种透过浑浊水体成像的装置

说明书

本发明公开了一种透过浑浊水体成像的装置，属于散射介质成像技术领域。该装置包括小型激光器、可调光阑、成像设备以及智能处理设备，智能处理设备根据成像设备记录的透过浑浊水体的一组强度点扩散函数和物体模糊图像通过构造维纳滤波器和引入迭代算法，有效压制随机噪声，提高重构物体的空间分辨率和信噪比，从而实现透过浑浊水体对目标物体进行高质量成像。

技术领域

本发明涉及一种透过浑浊水体成像的装置，属于散射介质成像技术领域。

背景技术

在日常生活中，人们会遇到需要隔着海水、湖面、牛奶溶液、生物组织的胶质溶液等浑浊水体观测物体的场合。大多数时候，浑浊水体对光能量的吸收作用会损耗照明光束和成像光束的能量，使得超过一定距离的成像光束无法到达成像面，或到达成像面的光能量过于微弱而被噪声光淹没。而且由于这些浑浊水体在空间分布上的无序性，光在其中传播时光的传播方向发生变化，使得入射到浑浊水体中的光线在出射时因散射而失去原有入射光场的空间相对位置。这些散射光场对透过浑浊水体成像的影响主要体现在三个方面：

(1)损耗光束传播方向上的光能量，从而降低成像距离；(2)散射光场进入成像系统，产生大量噪声而影响成像的信噪比，降低成像质量；(3)光束通过浑浊水体分散了成像光束的能量，使得成像图像的轮廓线条虚化、模糊，从而影响成像的视觉效果。

采用常规的光学成像技术往往不能达到观测目的，透过浑浊水体成像技术应运而生，由于其具有无接触、适用范围广的特点，该技术已经被广泛应用于水中目标侦察/探测/识别、水下考古、海底资源勘探、生物研究、水下工程安装/检修、水下环境监测、救生打捞等领域，但由于浑浊水体结构的复杂性，到目前为止还没有理想的成像方法能对通过浑浊水体后的物体进行高质量成像。

目前透过浑浊水体获得高质量目标图像的方法主要有两类：(1)利用高精度设备来获得高质量目标图像，比如改进成像设备或根据不同应用场合选择相适应的成像仪器。考虑光透过浑浊水体后的散射特性，直接采用成像仪器得到的往往是观测目标散射而形成的模糊图像，虽然可以通过使用先进仪器获取较清晰的图像，但观测成本也随之提升，并不适用于一般透过浑浊水体成像的场合。(2)利用高精度目标检测算法来获得高质量目标图像，即发展目标检测算法，使用普通成像装置采集图像，然后再有针对性地对采集的图像进行处理，这也是目前透过浑浊水体获取目标图像的常用方法。以水下偏振成像技术为例，基于光偏振特性的偏振成像技术由于目标和环境的偏振特性不同，可以通过对光偏振特性的检测，从浑浊水体中获取观测目标的清晰图像，该技术已在生物组织成像、水下目标成像中得到了相关应用。但现有的方法大都是基于大量数据和计算机计算得到目标观测图像，成像所需时间较长。此外，由于光透过浑浊水体后的复杂散射特性，成像探测器通常仅能接收到有限的散射物体信息，从而导致重构出物体的分辨率和信噪比通常都相对较低。这些都限制了现有设备和成像方法广泛用于日常需要透过浑浊水体成像的场合。

发明内容

为了提供一种能够广泛用于日常需要透过浑浊水体成像的场合且不需要较高成本的硬件设备以及算力要求的成像方案，本发明提供了一种透过浑浊水体成像的装置，所述透过浑浊水体成像的装置包括：

小型激光器1、可调光阑2、成像设备3以及底座5，其中成像设备3配置有可调焦镜头4；所述小型激光器1、可调光阑2、成像设备3均固定在底座5上；所述可调光阑2设置在所述小型激光器1沿其激光光束方向的前方，所述成像设备3与所述小型激光器1平行放置。

可选的，所述成像设备3与所述小型激光器1之间的距离小于5cm。

可选的，所述可调光阑2的中心保持在所述小型激光器1的光轴上。

可选的，所述装置还包括第一支撑件6、第二支撑件7以及第三支撑件8；所述小型激光器1通过所述第一支撑件6固定在底座5上，所述可调光阑2通过所述第二支撑件7固定在底座5上，所述成像设备3通过所述第三支撑件8固定在底座5上。