本發(fā)明涉及一種用于提高鬼成像效率的自適應(yīng)成像方法，屬于光學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

鬼成像技術(shù)是近十年發(fā)展起來的一種新型成像技術(shù)，該技術(shù)基于強(qiáng)度關(guān)聯(lián)算法，借助探測臂與參考臂間接對目標(biāo)成像。其中，探測臂為點(diǎn)探測器，參考臂為高分辨率陣列探測器。在成像時(shí)，探測臂和參考臂均無法單獨(dú)對目標(biāo)進(jìn)行直接成像，但當(dāng)這兩臂信號進(jìn)行二階互相關(guān)運(yùn)算后，能夠間接得到目標(biāo)信息。相比于傳統(tǒng)的基于光學(xué)系統(tǒng)光電成像技術(shù)，鬼成像技術(shù)因?qū)鈱W(xué)成像器件要求低、可突破衍射分辨率極限、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在生物醫(yī)療、工業(yè)測量、遙感等領(lǐng)域的具有潛在應(yīng)用價(jià)值。近年來，隨著計(jì)算機(jī)處理速度的快速提升，以及光學(xué)器件的不斷發(fā)展，計(jì)算鬼成像技術(shù)被提出并得到快速發(fā)展。計(jì)算鬼成像技術(shù)與經(jīng)典鬼成像技術(shù)相比，采用空間光調(diào)制器(slm)、數(shù)字微鏡器件(dmd)等先進(jìn)光學(xué)器件替代旋轉(zhuǎn)毛玻璃等傳統(tǒng)光學(xué)器件，結(jié)構(gòu)更簡單，操作更靈活，極大地拓寬鬼成像的應(yīng)用范圍。

目前，鬼成像技術(shù)的分辨率主要取決于所獲得的光源圖像分辨率。光源圖像分辨率，在經(jīng)典鬼成像系統(tǒng)中，由參考臂圖像傳感器決定；在計(jì)算鬼成像系統(tǒng)中，由調(diào)制光源的slm或dmd決定。而以上器件空間分辨率均為定值，因此現(xiàn)有鬼成像技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)分辨率始終為定值，無法根據(jù)不同的情況自適應(yīng)調(diào)整，成像效率低下。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有鬼成像技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，因分辨率為定值無法根據(jù)不同的情況自適應(yīng)調(diào)整而導(dǎo)致成像效率低下的問題，提供一種用于提高鬼成像效率的自適應(yīng)成像方法，該方法在應(yīng)用鬼成像技術(shù)時(shí)，能根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況需求自適應(yīng)調(diào)節(jié)分辨率，提高鬼成像效率。

本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

一種用于提高鬼成像效率的自適應(yīng)成像方法，包括如下步驟：

步驟一、配置鬼成像系統(tǒng)初始化參數(shù)，即設(shè)置成像起始點(diǎn)坐標(biāo)(x1,y1)、成像分辨率參數(shù)值m1×n1和像素合并參數(shù)值b1。

步驟二、加載鬼成像系統(tǒng)初始化參數(shù)，進(jìn)行第i次鬼成像目標(biāo)圖像采樣。

利用強(qiáng)度關(guān)聯(lián)算法，將鬼成像系統(tǒng)采集到的總光強(qiáng)信息和同一光源的二維光強(qiáng)分布信息進(jìn)行運(yùn)算，m次運(yùn)算后，復(fù)原出含目標(biāo)的圖像信息。

步驟三、利用圖像處理算法，從步驟二所得到的目標(biāo)圖像中提取出目標(biāo)；

步驟四、根據(jù)目標(biāo)識別算法要求，檢測步驟三中提取出的目標(biāo)的分辨率(即目標(biāo)像素?cái)?shù))是否滿足目標(biāo)識別要求。

檢測方法具體如下：

當(dāng)前檢測為本鬼成像系統(tǒng)第i次檢測，則本鬼成像系統(tǒng)當(dāng)前成像分辨率為mi×ni，當(dāng)前目標(biāo)分辨率為xi×yi，當(dāng)前目標(biāo)所占像素?cái)?shù)為ki，其中ki＝xi×yi；目標(biāo)識別要求條件下所需的目標(biāo)像素?cái)?shù)最小值為h，其中目標(biāo)像素?cái)?shù)最小值h根據(jù)目標(biāo)識別情況進(jìn)行手動設(shè)定。檢測當(dāng)前目標(biāo)分辨率是否滿足目標(biāo)識別要求的評價(jià)值為e，其中此外，根據(jù)本鬼成像系統(tǒng)中影響成像分辨率的光學(xué)器件物理分辨率參數(shù)，本鬼成像系統(tǒng)的最大可調(diào)分辨率為mmax×nmax，本鬼成像系統(tǒng)的最小可調(diào)分辨率為mmin×nmin。

如果e＝1，則當(dāng)前目標(biāo)分辨率滿足目標(biāo)識別要求，則認(rèn)為當(dāng)前成像起始點(diǎn)坐標(biāo)(x1,y1)、成像分辨率參數(shù)值mi×ni和像素合并參數(shù)值bi為最優(yōu)化參數(shù)，跳轉(zhuǎn)至步驟六。

如果e＜1且當(dāng)前成像分辨率mi×ni小于本鬼成像系統(tǒng)最大可調(diào)分辨率mmax×nmax，即當(dāng)前目標(biāo)分辨率小于目標(biāo)識別所需分辨率且當(dāng)前成像分辨率小于本鬼成像系統(tǒng)的最大可調(diào)分辨率，則減小像素合并參數(shù)值bi并跳轉(zhuǎn)至步驟五。如果且e＜1且當(dāng)前成像分辨率mi×ni等于本鬼成像系統(tǒng)的最大可調(diào)分辨率mmax×nmax，則跳回步驟一重新配置鬼成像系統(tǒng)初始化參數(shù)。

如果e＞1且當(dāng)前成像分辨率mi×ni大于本鬼成像系統(tǒng)最小可調(diào)分辨率mmin×nmin，即當(dāng)前目標(biāo)分辨率大于目標(biāo)識別所需分辨率且當(dāng)前成像分辨率大于本鬼成像系統(tǒng)的最小可調(diào)分辨率，則增大像素合并參數(shù)值bi并跳轉(zhuǎn)至步驟五。如果e＞1且當(dāng)前成像分辨率mi×ni等于本鬼成像系統(tǒng)最小可調(diào)分辨率mmin×nmin，則跳回步驟一重新配置鬼成像系統(tǒng)初始化參數(shù)。

步驟五、根據(jù)步驟四更新后的像素合并參數(shù)值bi，利用像素合并原理計(jì)算出下一次鬼成像采樣的像素合并參數(shù)值bi+1和成像分辨率參數(shù)值mi+1×ni+1，其中，bi+1＝bi，并跳轉(zhuǎn)至步驟二重新進(jìn)行鬼成像目標(biāo)圖像采樣。

步驟六、保存鬼成像系統(tǒng)當(dāng)前的成像起始點(diǎn)坐標(biāo)(x1,y1)、成像分辨率參數(shù)值mi×ni和像素合并參數(shù)值bi，完成鬼成像最優(yōu)分辨率調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)鬼成像系統(tǒng)的自適應(yīng)分辨率調(diào)節(jié)，提高鬼成像效率。

有益效果

(1)本發(fā)明公開的一種用于提高鬼成像效率的自適應(yīng)成像方法，通過像素合并的方式，根據(jù)不同情況自適應(yīng)調(diào)節(jié)分辨率，提高成像效率。

(2)本發(fā)明公開的一種用于提高鬼成像效率的自適應(yīng)成像方法，不僅適用于計(jì)算鬼成像系統(tǒng)，亦可用于經(jīng)典鬼成像系統(tǒng)，無需增加額外機(jī)構(gòu)，具有較強(qiáng)的通用性。

附圖說明

圖1自適應(yīng)成像實(shí)現(xiàn)方法流程圖；

圖2空間光調(diào)制器像素合并(2×2)示意圖；

圖3空間光調(diào)制器全像素示意圖；

圖4空間光調(diào)制器像素合并(4×4)示意圖；

圖5像素合并(2×2)散斑圖像傳感器采樣示意圖；

圖6全像素散斑圖像傳感器采樣示意圖；

圖7像素合并(4×4)散斑圖像傳感器采樣示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行說明。

實(shí)施實(shí)例1：

如圖1所示，一種用于提高計(jì)算鬼成像效率的自適應(yīng)成像方法，包括如下步驟：

步驟一、配置計(jì)算鬼成像系統(tǒng)初始化參數(shù)，即設(shè)置成像起始點(diǎn)坐標(biāo)(x1,y1)＝(0,0)、成像分辨率參數(shù)值m1×n1＝4×4、像素合并參數(shù)值b1＝2。在有先驗(yàn)知識的情況下，亦可手動設(shè)置為其他值。

步驟二、調(diào)制光源的空間光調(diào)制器加載鬼成像系統(tǒng)初始化參數(shù)，進(jìn)行第i次鬼成像目標(biāo)圖像采樣，即利用強(qiáng)度關(guān)聯(lián)算法，將鬼成像系統(tǒng)采集到的總光強(qiáng)信息和同一光源的二維光強(qiáng)分布信息進(jìn)行運(yùn)算，m次運(yùn)算后，復(fù)原出含目標(biāo)的圖像信息。

其中，具體參數(shù)加載過程為：

第i次鬼成像目標(biāo)圖像采樣前，首先利用像素合并原理，根據(jù)像素合并參數(shù)bi的要求，將物理分辨率為8×8的空間光調(diào)制器中的物理像素以bi×bi模式合并。其中，鬼成像系統(tǒng)初始化參數(shù)中的成像起始點(diǎn)坐標(biāo)、成像分辨率參數(shù)以及后續(xù)鬼成像目標(biāo)圖像采樣中所描述和使用的像素，均指代合并后的像素。隨后，根據(jù)成像起始點(diǎn)坐標(biāo)(x1,y1)＝(0,0)要求，將位于空間光調(diào)制器左上角(0，0)位置的像素作為成像區(qū)域起始點(diǎn)。最后，根據(jù)成像分辨率參數(shù)值mi×ni，確定空間光調(diào)制器的成像區(qū)域。

為便于理解具體參數(shù)加載過程，以第1次鬼成像目標(biāo)采樣前的參數(shù)加載為例：首先像素合并參數(shù)b1＝2，則將物理分辨率為8×8的空間光調(diào)制器中的物理像素以2×2模式合并，如圖2所示，其中白色方塊為空間光調(diào)制器像素，灰色方塊為以2×2模式合并后像素。類似地，以1×1模式、4×4模式合并時(shí)分別如圖3和圖4所示。其中，鬼成像系統(tǒng)初始化參數(shù)中的成像起始點(diǎn)坐標(biāo)、成像分辨率參數(shù)以及后續(xù)鬼成像目標(biāo)圖像采樣中所描述和使用的像素，均指代合并后的像素。隨后，根據(jù)成像起始點(diǎn)坐標(biāo)(x1,y1)＝(0,0)要求，將位于空間光調(diào)制器左上角(0，0)位置的像素作為成像區(qū)域起始點(diǎn)。最后，根據(jù)成像分辨率參數(shù)值m1×n1＝4×4，確定空間光調(diào)制器的成像區(qū)域?yàn)?×4像素區(qū)域。最終，空間光調(diào)制器加載后的結(jié)果如圖2所示。

步驟三、利用常規(guī)圖像處理算法，從步驟二所得到的目標(biāo)圖像中提取出目標(biāo)；

步驟四、根據(jù)目標(biāo)識別算法要求，檢測步驟三中提取出的目標(biāo)的分辨率(即目標(biāo)像素?cái)?shù))是否滿足目標(biāo)識別要求。

檢測方法具體如下：

設(shè)當(dāng)前檢測為本鬼成像系統(tǒng)第i次檢測，則本鬼成像系統(tǒng)當(dāng)前成像分辨率為mi×ni，當(dāng)前目標(biāo)分辨率為xi×yi，當(dāng)前目標(biāo)所占像素?cái)?shù)為ki，其中ki＝xi×yi；目標(biāo)理論精確識別要求條件下所需的目標(biāo)像素?cái)?shù)最小值為16，亦可根據(jù)目標(biāo)識別情況進(jìn)行手動設(shè)定。設(shè)檢測當(dāng)前目標(biāo)分辨率是否滿足目標(biāo)識別要求的評價(jià)值為e，其中此外，根據(jù)本鬼成像系統(tǒng)中影響成像分辨率的空間光調(diào)制器物理分辨率參數(shù)，設(shè)置本鬼成像系統(tǒng)的最大可調(diào)分辨率為8×8，本鬼成像系統(tǒng)的最小可調(diào)分辨率為1×1。

如果e＝1，則當(dāng)前目標(biāo)分辨率滿足目標(biāo)識別要求，則認(rèn)為當(dāng)前成像起始點(diǎn)坐標(biāo)(x1,y1)、成像分辨率參數(shù)值mi×ni和像素合并參數(shù)值bi為最優(yōu)化參數(shù)，跳轉(zhuǎn)至步驟六。

如果e＜1且當(dāng)前成像分辨率mi×ni小于本鬼成像系統(tǒng)最大可調(diào)分辨率8×8，即當(dāng)前目標(biāo)分辨率小于目標(biāo)識別所需分辨率且當(dāng)前成像分辨率小于本鬼成像系統(tǒng)的最大可調(diào)分辨率，則減小像素合并參數(shù)值bi并跳轉(zhuǎn)至步驟五。如果且e＜1且當(dāng)前成像分辨率mi×ni等于本鬼成像系統(tǒng)的最大可調(diào)分辨率8×8，則跳回步驟一重新配置鬼成像系統(tǒng)初始化參數(shù)。

如果e＞1且當(dāng)前成像分辨率mi×ni大于本鬼成像系統(tǒng)最小可調(diào)分辨率1×1，即當(dāng)前目標(biāo)分辨率大于目標(biāo)識別所需分辨率且當(dāng)前成像分辨率大于本鬼成像系統(tǒng)的最小可調(diào)分辨率，則增大像素合并參數(shù)值bi并跳轉(zhuǎn)至步驟五。如果e＞1且當(dāng)前成像分辨率mi×ni等于本鬼成像系統(tǒng)最小可調(diào)分辨率1×1，則跳回步驟一重新配置鬼成像系統(tǒng)初始化參數(shù)。

步驟五、根據(jù)步驟四更新后的像素合并參數(shù)值bi，利用像素合并原理計(jì)算出下一次鬼成像采樣的像素合并參數(shù)值bi+1和成像分辨率參數(shù)值mi+1×ni+1，其中，bi+1＝bi，并跳轉(zhuǎn)至步驟二重新進(jìn)行鬼成像目標(biāo)圖像采樣。

步驟六、保存鬼成像系統(tǒng)當(dāng)前的成像起始點(diǎn)坐標(biāo)(x1,y1)、成像分辨率參數(shù)值mi×ni和像素合并參數(shù)值bi，完成鬼成像最優(yōu)分辨率調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)鬼成像系統(tǒng)的自適應(yīng)分辨率調(diào)節(jié)，提高鬼成像效率。

實(shí)施例2

如圖1所示，一種用于提高經(jīng)典鬼成像效率的自適應(yīng)成像方法，包括如下步驟：

步驟一、配置經(jīng)典鬼成像系統(tǒng)初始化參數(shù)，即設(shè)置成像起始點(diǎn)坐標(biāo)(x1,y1)＝(0,0)、成像分辨率參數(shù)值m1×n1＝512×384、像素合并參數(shù)值b1＝2。在有先驗(yàn)知識的情況下，亦可手動設(shè)置為其他值。

步驟二、采集光源二維光強(qiáng)分布信息的ccd圖像傳感器加載鬼成像系統(tǒng)初始化參數(shù)，進(jìn)行第i次鬼成像目標(biāo)圖像采樣，即利用強(qiáng)度關(guān)聯(lián)算法，將鬼成像系統(tǒng)采集到的總光強(qiáng)信息和同一光源的二維光強(qiáng)分布信息進(jìn)行運(yùn)算，m次運(yùn)算后，復(fù)原出含目標(biāo)的圖像信息。

其中，具體參數(shù)加載過程為：

第i次鬼成像目標(biāo)圖像采樣前，首先利用像素合并原理，根據(jù)像素合并參數(shù)bi的要求，將物理分辨率為1024×768的ccd圖像傳感器中的物理像素以bi×bi模式合并。其中，鬼成像系統(tǒng)初始化參數(shù)中的成像起始點(diǎn)坐標(biāo)、成像分辨率參數(shù)以及后續(xù)鬼成像目標(biāo)圖像采樣中所描述和使用的像素，均指代合并后的像素。隨后，根據(jù)成像起始點(diǎn)坐標(biāo)(x1,y1)＝(0,0)要求，將位于ccd圖像傳感器左上角(0，0)位置的像素作為成像區(qū)域起始點(diǎn)。最后，根據(jù)成像分辨率參數(shù)值mi×ni，確定ccd圖像傳感器的成像區(qū)域。

為便于理解具體參數(shù)加載過程，以第1次鬼成像目標(biāo)采樣前的參數(shù)加載為例：首先像素合并參數(shù)b1＝2，則將物理分辨率為1024×768的ccd圖像傳感器中的物理像素以2×2模式合并，合并方式與實(shí)施實(shí)例1中空間光調(diào)制器的像素合并方式完全相同，采樣合并后的黑白圖像如圖5所示。類似地，以1×1模式、4×4模式合并后的黑白圖像分別如圖6和圖7所示。其中，鬼成像系統(tǒng)初始化參數(shù)中的成像起始點(diǎn)坐標(biāo)、成像分辨率參數(shù)以及后續(xù)鬼成像目標(biāo)圖像采樣中所描述和使用的像素，均指代合并后的像素。隨后，根據(jù)成像起始點(diǎn)坐標(biāo)(x1,y1)＝(0,0)要求，將位于ccd圖像傳感器左上角(0，0)位置的像素作為成像區(qū)域起始點(diǎn)。最后，根據(jù)成像分辨率參數(shù)值m1×n1＝512×384，確定ccd圖像傳感器的成像區(qū)域?yàn)?12×384像素區(qū)域。最終，ccd圖像傳感器采樣合并后的黑白圖像如圖5所示。

步驟三、利用常規(guī)圖像處理算法，從步驟二所得到的目標(biāo)圖像中提取出目標(biāo)；

步驟四、根據(jù)目標(biāo)識別算法要求，檢測步驟三中提取出的目標(biāo)的分辨率(即目標(biāo)像素?cái)?shù))是否滿足目標(biāo)識別要求。

檢測方法具體如下：

設(shè)當(dāng)前檢測為本鬼成像系統(tǒng)第i次檢測，則本鬼成像系統(tǒng)當(dāng)前成像分辨率為mi×ni，當(dāng)前目標(biāo)分辨率為xi×yi，當(dāng)前目標(biāo)所占像素?cái)?shù)為ki，其中ki＝xi×yi；目標(biāo)理論精確識別要求條件下所需的目標(biāo)像素?cái)?shù)最小值為16，亦可根據(jù)目標(biāo)識別情況進(jìn)行手動設(shè)定。設(shè)檢測當(dāng)前目標(biāo)分辨率是否滿足目標(biāo)識別要求的評價(jià)值為e，其中此外，根據(jù)本鬼成像系統(tǒng)中影響成像分辨率的ccd圖像傳感器物理分辨率參數(shù)，設(shè)置本鬼成像系統(tǒng)的最大可調(diào)分辨率為1024×768，本鬼成像系統(tǒng)的最小可調(diào)分辨率為4×3。

如果e＝1，則當(dāng)前目標(biāo)分辨率滿足目標(biāo)識別要求，則認(rèn)為當(dāng)前成像起始點(diǎn)坐標(biāo)(x1,y1)、成像分辨率參數(shù)值mi×ni和像素合并參數(shù)值bi為最優(yōu)化參數(shù)，跳轉(zhuǎn)至步驟六。

如果e＜1且當(dāng)前成像分辨率mi×ni小于本鬼成像系統(tǒng)最大可調(diào)分辨率1024×768，即當(dāng)前目標(biāo)分辨率小于目標(biāo)識別所需分辨率且當(dāng)前成像分辨率小于本鬼成像系統(tǒng)的最大可調(diào)分辨率，則減小像素合并參數(shù)值bi并跳轉(zhuǎn)至步驟五。如果且e＜1且當(dāng)前成像分辨率mi×ni等于本鬼成像系統(tǒng)的最大可調(diào)分辨率1024×768，則跳回步驟一重新配置鬼成像系統(tǒng)初始化參數(shù)。

如果e＞1且當(dāng)前成像分辨率mi×ni大于本鬼成像系統(tǒng)最小可調(diào)分辨率4×3，即當(dāng)前目標(biāo)分辨率大于目標(biāo)識別所需分辨率且當(dāng)前成像分辨率大于本鬼成像系統(tǒng)的最小可調(diào)分辨率，則增大像素合并參數(shù)值bi并跳轉(zhuǎn)至步驟五。如果e＞1且當(dāng)前成像分辨率mi×ni等于本鬼成像系統(tǒng)最小可調(diào)分辨率4×3，則跳回步驟一重新配置鬼成像系統(tǒng)初始化參數(shù)。

步驟五、根據(jù)步驟四更新后的像素合并參數(shù)值bi，利用像素合并原理計(jì)算出下一次鬼成像采樣的像素合并參數(shù)值bi+1和成像分辨率參數(shù)值mi+1×ni+1，其中，bi+1＝bi，并跳轉(zhuǎn)至步驟二重新進(jìn)行鬼成像目標(biāo)圖像采樣。

步驟六、保存鬼成像系統(tǒng)當(dāng)前的成像起始點(diǎn)坐標(biāo)(x1,y1)、成像分辨率參數(shù)值mi×ni和像素合并參數(shù)值bi，完成鬼成像最優(yōu)分辨率調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)鬼成像系統(tǒng)的自適應(yīng)分辨率調(diào)節(jié)，提高鬼成像效率。

以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。