基于强度关联成像的目标图像分离装置及分离方法
【专利摘要】一种基于强度关联成像的目标图像分离装置及分离方法，分离装置包括：激光滤波系统、赝热光系统、参考臂系统、物臂系统以及算法模块。激光器、物光路桶探测器和参考光路面探测器由计算机中发出的一个同步脉冲信号来触发控制同时工作，经过多次测量之后，计算机采集多次测量的结果作为探测矩阵以及信号，通过压缩感知中的求解算法结合稀疏联合变换可以恢复出目标在这些变换中的系数，再利用这些系数通过分离算法得到关于目标的不同的形态特征。通过本发明装置分离得到视场中目标图像的不同部分。
【专利说明】基于强度关联成像的目标图像分离装置及分离方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光学成像领域，具体的说是一种基于强度关联成像的目标图像分离装置及分离方法。
【背景技术】
[0002]关联成像，也称为鬼成像，近年来吸引了越来越多的研究人员的注意力，属于量子光学的前沿和热门领域。关联成像通过将参考臂上面阵CCD探测得到的光场强度分布与物臂上面的桶探测器得到的光强进行关联计算得到物体的图像。关联成像在包含物体的光路上不需要具有空间分辨的面阵探测器就可以生成物体的图像，目前作为一种新型的成像技术受到大家的广泛关注。但是关联成像要得到完美的重构图像在理论上需要无穷多的采样数目，而且它也无法突破其口径的衍射极限，因此科学家们做了非常多的努力来克服这些问题，比如将关联成像与压缩感知结合起来，利用压缩感知里面的一些算法来对图像进行恢复，这样在相同的采样次数下可以得到更好的图像，也就是提高图像的采样效率，有的研究人员使用差分探测等有效手段来提高采样效率。将关联成像与图像的稀疏性结合也可以达到超分辨的效果。而且鬼成像不仅可以对目标成实像，而且还可以得到物体的衍射像，因此，关联成像技术的发展和应用前景越来越加的广阔。
[0003]目标图像分离在关联成像的后期应用中扮演着非常重要的角色，利用图像的分离可以做到目标识别、目标特征的加强等；目标图像分离得到的特征在其它很多的领域中还有着应用，比如关联成像也同样可以用于遥感中，这样的话利用图像分离可以得到需要的图像特征来减少存储所需要的空间以及传输的信息量的大小。本装置中通过图像中不同的特征在不同的变换下可以稀疏表示来实现对目标图像特征的分离。因此，将此种图像分离技术应用于关联成像装置之后可以推动该装置在应用领域中的发展。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种基于强度关联成像的目标图像分离装置及分离方法，利用关联成像与目标图像分离技术实现对于视场内目标特定特征的分离，从而可以实现关联成像中目标的识别、图像特征的加强以及减少存储有用信息所需的空间等，推动关联成像应用的发展。
[0005]为了实现上述目的，本发明的技术解决方案如下:
[0006]一种基于强度关联成像的目标图像分离装置，特点在于该装置包括激光器，沿该激光器出射的激光方向依次是聚焦透镜、第一光阑、准直透镜、第二光阑、毛玻璃、分束镜、待探测物体、透镜和桶探测器，在所述的分束镜的反射光方向设置面阵探测器，所述的面阵探测器和桶探测器的输出端接计算机的输入端，该计算机的输出端与所述的激光器、面阵探测器和桶探测器的输入端相连，第一光阑位于所述的聚焦透镜的焦点，所述的桶探测器位于所述的透镜的焦点，所述的面阵探测器到毛玻璃中心的距离z与待探测物体表面到毛玻璃中心的距离Z1满足如下所示关系
【权利要求】
1.一种基于强度关联成像的目标图像分离装置，特征在于该装置包括激光器(1)，沿该激光器出射的激光方向依次是聚焦透镜(2)、第一光阑(3)、准直透镜(4)、第二光阑(5)、毛玻璃(6)、分束镜(7)、待探测物体(8)、透镜(9)和桶探测器(10)，在所述的分束镜(7)的反射光方向设置面阵探测器(11)，所述的面阵探测器(11)和桶探测器(10)的输出端接计算机(12)的输入端，该计算机(12)的输出端与所述的激光器(I)、面阵探测器(11)和桶探测器(10)的输入端相连，第一光阑(3)位于所述的聚焦透镜(2)的焦点，所述的桶探测器(10)位于所述的透镜(9)的焦点，所述的面阵探测器(11)到毛玻璃(6)中心的距离z与待探测物体(8)表面到毛玻璃(6)中心的距离Z1满足如下所示关系
2.权利要求1所述的基于强度关联成像的目标图像分离装置的分离方法，其特征在于该方法包括下列步骤: ①、在计算机发出一个脉冲信号给激光器(I)、桶探测器(10)和面探测器(11)之后，激光器(I)发出一个能量脉冲，所述的桶探测器(10)测量得到一个光强，记为yi，所述的面探测器(11)测得一个光场强度分布记为矩阵I1，将该矩阵I1中的第二行到最后一行都移动到第一行之后拉伸成为一个行向量(ayaln)作为测量矩阵A的第一SA1Mayaln)，重复该过程m次，毛玻璃在该过程中保持匀速旋转状态，得到一个mX I的向量(yi，y2，...，ym)T作为信号Y和一个mXn的矩阵(A1, A2,...，Am)τ作为测量矩阵A，对二维目标图像同样将图像中的第二行到最后一行移动到第一行之后再进行转置操作变为一维向量，将该向量表示为X= (y χη)τ，其中，矩阵右上角的符号T表示矩阵的转置，关联成像的数据采集过程归结为:
【文档编号】G06T5/00GK104021522SQ201410172434
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年4月28日 优先权日:2014年4月28日
【发明者】韩申生, 徐旭阳, 李恩荣, 喻虹, 龚文林 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所