基于高阶鬼成像像质模型的最佳阶数拟合方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于高阶鬼成像像质模型的最佳阶数拟合方法，适用于确定高阶鬼成像像质最好时对应的阶数，通过仿真鬼成像实验对参考图像和物图像进行高阶处理，仿真出重建图像并计算其对比度与载噪比，结合高阶鬼成像像质模型，确定高阶鬼成像在不同有效像素数的条件下对应的最佳阶数，数值拟合了最佳阶数与有效像素数之间的关系。本方法以重建图像的数据信息为基础，综合考虑了对比度和载噪比对图像质量的影响。本发明的像质评价更全面，更符合实际实验结果，能更精确地计算出最佳阶数，具有更高的实用性。
【专利说明】基于高阶鬼成像像质模型的最佳阶数拟合方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于图像质量评估【技术领域】，特别是一种基于高阶鬼成像像质模型的最佳 阶数拟合方法。
【背景技术】
[0002] 鬼成像（曲ost imaging)又称双光子成像（two-photon imaging)或关联成像 (correlated imaging)，是一种利用双光子符合探测恢复待测物体空间信息的一种新型成 像技术。传统的光学观察是基于光场的强度的分布测量，关联光学则基于光场的强度的关 联测量，并且现有的成像技术主要利用光场的一阶关联信息（强度与位相），而经典鬼成像 利用的光场的二阶关联被认为是一种强度波动的统计相关。1995年，Pittman首先报道了 利用SPDC方法产生纠缠光，并W此完成鬼成像实验。但是基于热光源的鬼成像质量较差， 影响了鬼成像的实用性。（Pittman T B,化ih Y H,Strekalov D V,Sergienko A V Optical imagingf by means of two-photon quantum entanglement Phys. Rev. A 52 R3429 1995) 研究表明，高阶鬼成像可W提高成像质量，随着阶数的增加，利用光场的高阶关联可W显著 提高成像对比度。2009年，Kam Wai ClifTord化an小组研究了高阶鬼成像，发现除了对比 度，载噪比也是评价高阶鬼成像图像质量的重要参数，载噪比越高，图像质量越好。（化an K W C,0，Sullivan M N, Boyd R W Hi曲-order thermal 曲ost imaging Opt. Lett. 34 3343 - 3345 2009)目前通常只采用对比度或者载噪比其中一个参数来评价高阶鬼成像的 图像质量。随着物光源阶数的增加，对比度和载噪比先上升再下降，在某个特定的物光源阶 数出现峰值。对比度和载噪比各自的峰值所对应的物光源阶数并不同，如何选择合适的物 光源阶数是提高鬼成像质量的关键问题。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种基于高阶鬼成像像质模型的最佳阶数拟合方法，能够 由有效像素数直接确定最佳阶数。
[0004] 实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于高阶鬼成像像质模型的最佳阶数拟 合方法，包括W下步骤：
[0005] (1)高阶鬼成像是由信号光源通过BS分成两束相关光，一束光直接由CCD接收，被 称为参考光源，另一束光通过物体后由桶探测器接收，被称为物光源，通过提高参考光源和 物光源的信号阶数来提高图像质量，即根据公式
[0006] Gm,"的=击封們…wr W S 二I
[0007] 进行计算后得到重建图像；其中，Gm,"(x)是重建图像；皆>是物光源；lW(x)是参 考光源；N是样本数，S是指计算到的第几个样本;m，n分别为物光源和参考光源的阶数； [000引 （2)将重建图像数据归一化后乘W 255,使其压缩到0到255范围内，根据公式
【权利要求】
1. 一种基于高阶鬼成像像质模型的最佳阶数拟合方法，其特征在于包括以下步骤： (1) 高阶鬼成像是由信号光源通过BS分成两束相关光，一束光直接由CCD接收，被称为 参考光源，另一束光通过物体后由桶探测器接收，被称为物光源，通过提高参考光源和物光 源的信号阶数来提高图像质量，即根据公式
进行计算后得到重建图像；其中，Gm，n(X)是重建图像；是物光源；I(s)(x)是参考光 源；N是样本数，s是指计算到的第几个样本；m，n分别为物光源和参考光源的阶数； (2) 将重建图像数据归一化后乘以255,使其压缩到0到255范围内，根据公式
计算重建图像的对比度和载噪比，其中V表示对比度，CNR表示载噪比，尖括号〈> 表示 均值，Xin为图像信号区域；Xout为图像背景区域，A表示取标准差； (3) 随着物光源阶数的增加，对比度和载噪比先上升再下降时出现峰值，基于对比度和 载噪比乘积的高阶鬼成像像质模型如下式：
(4) 图像信息区域像素数对应的像素块数称为有效像素数，图像质量随着物光源阶数 的增加先提高再下降，每条曲线的峰值对应某个物光源阶数，有效像素数越大，曲线峰值逐 渐右移，对应的物光源阶数也越大，分别选取单缝、加号、字母、汉字的图案作为模拟对象， 通过步骤（1)、步骤（2)计算各有效像素数条件下不同物光源阶数对应的对比度和载噪比， 再由步骤（3)基于对比度和载噪比乘积的图像质量评价模型得到各有效像素数条件下的 最佳阶数，对模拟对象取平均值，将该平均值数据与有效像素数进行拟合，得到最佳阶数与 有效像素数的拟合函数为m= 1. 754*T°_5+2. 530,T为有效像素数。
2. 根据权利要求1所述的基于高阶鬼成像像质模型的最佳阶数拟合方法，其特征在于 步骤2中的n为l，m为1到60。
【文档编号】H04N17/00GK104486617SQ201410797409
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月19日 优先权日:2014年12月19日
【发明者】张闻文, 斯雪峰, 何睿清, 张伟良, 李百凌, 陈钱, 顾国华, 何伟基, 钱惟贤, 隋修宝, 屈惠明, 路东明, 于雪莲, 任侃, 王利平, 王庆宝, 张毅 申请人:南京理工大学