[发明专利]基于动态散射系统的在探测面积受限情况下的成像方法

说明书

一种基于动态散射系统的在探测面积受限情况下的成像方法。包括以下步骤：测量散射介质的退相干时间；选择探测器的曝光时间；选择采样时间间隔；获取多帧具有不同点扩散函数的散斑图像；拼接多帧散斑图像获得一幅组合图像；利用组合图像重建目标图像。本发明利用点扩散函数的随机性以及平移不变性，将多帧散斑图拼接来获得一个具有更高的自相关信噪比的拼接图，近似替代与拼接图面积相等的单帧大面积采样，解决了散斑自相关成像环境中，探测器感光面积受限带来的采样不足导致无法重建目标图像的问题。

技术领域

本发明涉及基于散射系统的成像方法，特别是一种基于动态散射系统的在探测面积受限情况下的成像方法。

背景技术

散射成像是一种新兴的成像方式。它可以在某些传统成像无法应用的情况下对目标进行成像。从上个世纪末开始，已经出现了许多散射成像方法，比如时间门控法，波前整形技术，透射矩阵测量法，相位共轭技术，数字全息技术，反褶积法和散斑自相关方法等。其中，散斑自相关方法具有结构简单，响应快，以及非侵入等优点，具有很好的应用前景。

散斑自相关方法是基于韦纳辛钦定理和散射介质的记忆效应，来重建目标大小的方法。其原理是：在散射介质的记忆效应范围内的目标，目标(O)上的任意点在散射介质后形成的散斑(PSF)具有平移不变性。当目标被非相干光照明时，其透过散射介质之后形成的散斑(I)可以看成是目标上所有点产生的散斑的叠加，也可以表达成目标和系统的点扩散函数的卷积：I＝O*PSF。由于点扩散函数的自相关是一个类尖峰函数，所以散斑图案的自相关近似等价于目标自相关，根据韦纳辛钦定理，目标的功率谱等于目标的自相关的傅里叶变换的模：所以可以通过采用图得到目标的功率谱：然后利用相位恢复算法迭代，就可以获得重建结果。

然而，散斑自相关方法需要满足的前提是单帧内有足够的采样，否则散斑图案的自相关相对于目标自相关有一个严重的不可忽略的噪声，导致重建失败。这就要求实验中，探测器相对于散射介质的张角远大于目标相对于散射介质的张角。所以目前应用该方法的实验模型，像距(探测器到散射介质的距离)受到目标大小，探测器大小，以及物距(目标到散射介质的距离)的限制，一般都小于物距或者与物距大小接近，导致散斑自相关方法在一些像距更大的情况下失效。消除这种局限性的非侵入式方法，一是采用感光面积更大的探测器，二是在探测器前加入大口径透镜，但是这些措施占空大，成本高。

探测器所在的整个空间平面内的散斑图案，其可以被分割成很多具有非相干点扩散函数的互不相干的子图，所以整个空间平面可以看成是这些非相干的子图的拼接。而动态散射介质具有随着时间逐渐变化的点扩散函数，非相干的点扩散函数对应着非相干的散斑图案。把时间和空间系综联系起来，是一种常用的问题分析途径。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种基于动态散射系统的在探测面积受限情况下的成像方法，以实现用感光面积较小的探测器在较大距离内实现正确成像。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于动态散射系统的在探测面积受限情况下的成像方法，所述动态散射介质成像系统包括动态散射介质，探测器和计算机，所述的探测器与所述的计算机相连；其特征在于，该成像方法包括以下步骤：

步骤1、测量散射介质的退相干时间，具体是：

S1.1在动态散射介质的一侧放置点光源，一侧放置探测器，获得一幅散斑作为参考点扩散函数；

S1.2采样时序上多张点扩散函数，并计算每个点扩散函数与参考点扩散函数的相关系数；

S1.3选择相关系数等于0.5时的采样时刻与参考点扩散函数的采样时刻之间的时间间隔的两倍作为退相干时间；

步骤2、选择探测器的曝光时间，具体是：