[发明专利]一种基于仿生视觉机理的鬼成像方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于仿生视觉机理的鬼成像方法及系统，属于光电成像领域。激光光源、准直透镜、旋转毛玻璃和分光镜按顺序依次位于同一光路上；激光光源、准直透镜和旋转毛玻璃用于产生鬼成像所需的平行赝热光；分光镜则用于将赝热光分成两条光路，反射光为参考臂光路；透射光为探测臂光路。参考臂光路的光强分布被仿生探测器阵列接收，完成赝热光源二维光强分布信息采集；探测臂光路的光照射至目标后反射，再经过分光镜的反射，反射光总光强被桶探测器接收，完成目标反射光总光强信息采集。相关运算器将仿生探测器阵列和桶探测器采集的信息进行运算。本发明采用仿生变分辨率探测器阵列，可同时实现大视场、高分辨率成像和快速成像。

技术领域

本发明涉及一种基于仿生视觉机理的鬼成像方法及系统，属于光电成像领域。

背景技术

随着计算机处理速度的不断提升，相比较传统的光电成像技术，计算成像技术因对光学成像器件要求低、能实现超分辨成像、不受环境影响等优点，越来越多地被广泛使用。其中，基于强度关联成像，即鬼成像方法是一种新型光电成像方法。该方法是一种借助探测臂与参考臂间接对目标成像的体制，探测臂为点探测器，参考臂采用阵列探测器，而且多数采用的是(高分辨率)阵列式探测器。因为包含单点探测器的探测臂仅能获得单点强度信息而无法对目标成像，另一方面，由于参考臂不会与目标接触也无法对其成像，但当这两臂信号进行二阶互相关运算，能够反演出目标信息。从成像原理可以看出，该成像技术只有探测臂包含目标信息，因此其探测和成像分开，使其在实际使用中不受环境的制约，大幅提高操作灵活性，而物臂探测仅使用单像素探测器或桶探测器完成，相比面阵探测器具有更高的灵敏度，甚至在弱光的条件下也可以对目标成像。因此，该技术在极端条件下仍可以获得目标信息，显示出该成像体制在基础研究与国防工业等方面的潜在应用价值。

目前，基于强度关联成像技术的鬼成像方法难点在于难以同时实现大视场、高分辨率成像和快速成像。传统鬼成像方法在增大视场或提高分辨率时，多通过增加数据量实现，由此会导致成像速率的降低；反之，传统鬼成像方法在提高成像速率时，多通过减少数据量实现，常会采用减小成像视场或降低分辨率的方法。因此，如何同时实现大视场、高分辨率成像和快速成像，亟需提出一种新的方法。

随着仿生学的不断发展，人眼视网膜特性为解决这一问题提供了新的思路。人眼视网膜的感光细胞由内到外，感光细胞尺寸逐渐增大，即分辨率逐渐下降，既能周围视场观察目标，也能中央视场高分辨率凝视观察目标，同时，人眼对于中心视场能高分辨率成像，对于周边视场(非感兴趣视场)具有压缩冗余数据的特点，使得人眼具有较高的响应率及灵敏度。鉴于此，利用该特点，设计变分辨率探测器阵列结构，可为同时需求大视场、高分辨率成像和快速成像的鬼成像应用提供一种全新的技术途径。

发明内容

本发明的目的是为了同时实现大视场、高分辨率成像和快速成像的问题，提供一种基于仿生视觉机理的鬼成像方法及系统。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种基于仿生视觉机理的鬼成像方法，具体步骤如下：

步骤一、用桶探测器采集光源照射到目标后的反射光总光强信息；同时用仿生探测器阵列采集同一光源的二维光强分布信息。

步骤二、进行基于仿生视觉机理的运算，得到目标形貌：

其中，仿生探测器阵列，包括定分辨率区域以及由变分辨率像素构成的变分辨率区域。

变分辨率区域中的变分辨率像素结构为：像素内径为r_i-1，像素外径为r_i，像素外径与像素内径之间的距离为h，该像素的内径弧长为w_i-1，该像素的外径弧长w_i。变分辨率像素起始环半径为r₀。根据人眼视网膜特性，数学表达式如下：