一种油画的三维太赫兹成像方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于三维太赫兹成像技术领域，更具体地，涉及一种油画的三维太赫兹成 像方法。
【背景技术】
[0002] 三维成像是油画修复程序中的重要步骤。通过三维成像技术，在修复师肉眼无法 观测的情况下，深入检测并分析油画材料和绘画层结构，帮助修复师判定油画是否需要修 复，并为修复师拟定修复方案提供科学依据，从而有效避免了油画修复程序中由修复师个 人经验带来的不确定因素。目前对油画进行三维成像的方法有显微镜检测、红外光线检测、 X射线检测、紫外荧光检测、斜角光线检测和反射光线检测，由于所用射线的穿透性差，这些 检测方法均不能对油画实现真正的三维成像。
[0003]太赫兹成像技术与其它波段的成像技术相比，它所得到的探测图像的分辨率和景 深都有明显提高，此外，许多非金属非极性材料对太赫兹射线的吸收较小，且太赫兹波在非 均匀物质中的散射较少，因而在成像过程中不容易破坏待测物质。常见的太赫兹成像应用 领域有安检安防、化学品鉴定、质量控制等，对成像的分辨率要求不高，而油画的厚度相对 很薄，对三维成像的深度分辨率要求很高，所以现有的太赫兹成像方法对油画进行三维成 像仍不能达到很好的效果。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种油画的三维太赫兹成像 方法，其目的在于提高油画三维成像的分辨率，为油画修复师提供科学参考，减少油画修复 程序中的不确定因素，由此解决原有油画三维成像所用的电磁波或射线穿透性差，以及现 有的太赫兹成像方法用于油画成像时分辨率低的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本发明提供了一种油画的三维太赫兹成像方法，其特征在于，包 括如下步骤：（1)生成周期性锯齿状太赫兹连续波发射信号；（2)将发射信号分成两路，得 到第一发射信号和第二发射信号；将第一发射信号聚焦到待测油画上；(3)将第二发射信 号和第一发射信号经待测油画的不同画层反射后得到的多路反射信号通过混频器混频，得 到与多路反射信号一一对应的多路差频信号；(4)分别对各路差频信号进行采样，其中，对 每一路差频信号，采样得到两个离散的数据序列；对每一路差频信号的两个离散的数据序 列分别进行离散傅里叶变换，得到与多路反射信号一一对应的第一分析信号和第二分析信 号；（5)根据与多路反射信号一一对应的第一分析信号和第二分析信号，得到各路反射信 号对应的油画画层到混频器的距离；（6)改变第一发射信号聚焦到待测油画上的位置；（7) 重复执行步骤（3)?（6)，使第一发射信号聚焦到待测油画上的位置遍历待测油画上的所 有成像区域，得到待测油画成像区域中的每一个位置对应的所有油画画层到混频器的距 离，进而得到待测油画成像区域中不同画层的点的位置信息；(8)根据待测油画成像区域 中不同画层的点的位置信息及其对应的反射信号光强，重建油画，得到油画的三维图像。
[0006] 优选地，所述步骤⑷中，任一路反射信号R对应的第一分析信 号(k)和第二分析信号V2(k)分别为：
【主权项】
1. 一种油画的三维太赫兹成像方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 生成周期性锯齿状太赫兹连续波发射信号； (2) 将发射信号分成两路，得到第一发射信号和第二发射信号；将第一发射信号聚焦 到待测油画上； (3) 将第二发射信号和第一发射信号经待测油画的不同画层反射后得到的多路反射信 号通过混频器混频，得到与多路反射信号一一对应的多路差频信号； (4) 分别对各路差频信号进行采样，其中，对每一路差频信号，采样得到两个离散的数 据序列；对每一路差频信号的两个离散的数据序列分别进行离散傅里叶变换，得到与多路 反射信号 对应的第一分析信号和第二分析信号； (5) 根据与多路反射信号一一对应的第一分析信号和第二分析信号，得到各路反射信 号对应的油画画层到混频器的距离； (6) 改变第一发射信号聚焦到待测油画上的位置； (7) 重复执行步骤（3)?（6)，使第一发射信号聚焦到待测油画上的位置遍历待测油画 上的所有成像区域，得到待测油画成像区域中的每一个位置对应的所有油画画层到混频器 的距离，进而得到待测油画成像区域中不同画层的点的位置信息； (8) 根据待测油画成像区域中不同画层的点的位置信息及其对应的反射信号光强，重 建油画，得到油画的三维图像。
2. 如权利要求1所述的油画的三维太赫兹成像方法，其特征在于，所述步骤（4)中，任 一路反射信号R对应的第一分析信号V, (k)和第二分析信号V2 (k)分别为： 和 ， 其中
， f〇为第二发射信号的中心频率，B为扫频带宽，td为反射信号R相对第二发射信号的时延，N为单个离散的数据序列的采样点数，k为正数。
3. 如权利要求2所述的油画的三维太赫兹成像方法，其特征在于，所述步骤（5)中，反 射信号R对应的油画画层到混频器的距离为：
其中，c为真空光速，rouiKK^)表示取与最接近的整数。 22
【专利摘要】本发明公开了一种油画的三维太赫兹成像方法。将发射信号分成两路，得到第一发射信号和第二发射信号；将第一发射信号聚焦到待测油画上；将第二发射信号和第一发射信号经待测油画的不同画层反射后得到的多路反射信号通过混频器混频，得到与多路反射信号一一对应的多路差频信号；对不同油画画层对应的差频信号进行采样，对每一路差频信号，采样得到两个离散的数据序列，对每一路差频信号的两个离散的数据序列分别进行离散傅里叶变换，得到与多路反射信号一一对应的第一分析信号和第二分析信号；根据分析信号的相位和幅度最大值所在的位置，得到待测位置各画层到混频器的距离。本发明能有效提高油画三维成像的分辨率，为油画修复师提供科学参考。
【IPC分类】G01N21-3586
【公开号】CN104614339
【申请号】CN201510026532
【发明人】王可嘉, 张振伟, 刘劲松, 张存林, 杨振刚, 牛丽婷
【申请人】华中科技大学, 首都师范大学, 故宫博物院
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月19日