[发明专利]用于成像的装置和方法

说明书

根据本发明的实施例，提供了一种用于成像的装置。该装置包括处理器和耦接到处理器的存储器，该存储器中存储有指令，该指令在由处理器执行时，使处理器：利用多个点扩散函数处理与对象相关联的散斑图像，以针对所述多个点扩散函数中的每个点扩散函数，从散斑图像中检索与对象相关联的信息，其中，所述每个点扩散函数在至少一个属性上与多个点扩散函数中的另一个点扩散函数不同，并且其中，该信息与对象的一部分相关联，所述对象的所述一部分至少基本上对应于与所述每个点扩散函数相关联的所述至少一个属性。还提供了用于成像的附加装置以及用于成像的方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年7月17日提交的新加坡专利申请No.10201705836V的优先权的利益，所述专利申请的内容通过引用全部合入本文以用于所有目的。

技术领域

各种实施例涉及用于成像的装置和方法。

背景技术

多光谱成像已经快速发展，并成为各种应用的重要技术，因为除了空间域之外，光谱域包含关于对象的大量信息。可以简单地通过在单色相机前面利用多个滤光器拍摄多个照片(时间复用)来完成多光谱成像。随着高分辨率相机的发展，在单次(single shot)成像技术(空间复用)中折中空间分辨率以获得光谱信息是可行的。多光谱成像设备的一个版本是彩色相机，其中多个光谱滤光器在空间上分布在2D检测器阵列上。甚至可以摆脱空间分辨率，通过大量光谱滤光器用作紧凑型光谱仪来获得更高的光谱分辨率。制造这些不同的光谱滤光器是困难的，因此高光谱分辨率具有挑战性。通过计算技术使用光学衍射或折射分量可以实现更高的光谱分辨率。然而，光谱分辨率与光谱范围之间的折中可能限制其性能，尤其当光谱只是宽范围内的几条窄线时。这些技术都需要特殊的光学设备和与复杂的光学系统中的相机进行严格对准，其中在制造时预先设置了空间与光谱信息折中以及光谱分辨率与光谱范围折中。

穿过散射介质的光产生随机的散斑图案，该散斑图案似乎没有下层对象的空间和光谱信息。这些散斑图案随波长变化很大，并允许检索入射光的光谱。具有高光谱分辨率的光谱仪已经利用强散射介质被证明。通过将这些光谱仪以2D阵列布置在单个成像仪上，可以通过一次拍摄来实现多光谱成像。然而，阵列中每个光谱仪元件的大尺寸将技术的空间分辨率限制为仅10×10个像素。为了通过散射介质更好地成像，已引入了用于减少或消除散射效应的许多技术，例如自适应光学、波前成形、多光子荧光成像或光学相干断层扫描(OCT)。近来，通过一系列测量将散射介质的输入映射到输出的传递矩阵求逆方法将散射介质用作用于成像的散射透镜。散射透镜捕获具有较大横向动量的光的能力允许非常高分辨率的成像。对于通过散射介质的光传输，存在太多的传播模式。因此，在映射过程中仅针对单个波长对这些模式的良好表征耗费大量数据，因此图像重构过程需要大量计算。

此外，随着计算机科学和信息技术的发展，近年来，信息安全已变得更具挑战性并引起了很多关注。由于出现了并行信号处理、多维操作和越来越高的计算能力，光学加密技术已被广泛研究。1995年，提出了用于光学加密技术的双随机相位编码(DRPE)的开创性工作。此后，已经报道了许多扩展的光学加密算法和方案(例如，分数傅里叶域和菲涅耳域)以提高安全强度和扩大存储容量。与原始的DRPE算法类似，这些方法利用两个独立的随机相位掩模(RPM)作为安全密钥，以将明文转换为平稳且看似的白噪声。然而，在这些已知方法中使用相干照明是一个缺点。不仅加密系统，基于相干照明相位的任何光学系统都对数据处理期间的光学未对准和不可避免的相干伪像噪声高度敏感。为了避免相干照明的这些问题或约束，最初关于相干照明而建立的一些有趣技术已被重新开发用于非相干照明，例如，菲涅耳非相干相关全息术、非相干数字全息自适应光学器件和一些非相干光学相关器。