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专利号: 2021103154406
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-04-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种非侵入式散射介质点扩展函数获取装置,其特征在于,包括同一直线上依次设置的光源(1)、各种光路辅助器件(2)、不透光薄板(3)、散射介质(5)和辅助采集光路(7),所述不透光薄板(3)中心设有透射型成像目标(4)。

2.根据权利要求1所述的一种非侵入式散射介质点扩展函数获取装置及方法,其特征在于,所述散射介质(5)下方设有输出端能够移动的电机(6),所述散射介质(5)通过固定杆与电机(6)输出端刚性连接。

3.根据权利要求1所述的一种非侵入式散射介质点扩展函数获取装置及方法,其特征在于,所述各种光路辅助器件(2)包括空间扩束系统、旋转的毛玻璃和前置显微镜,所述空间扩束系统由透镜组成。

4.一种非侵入式散射介质点扩展函数获取方法,其特征在于,包括以下步骤:S1通过改变散射介质(5)相对于中心位置的距离连续采集n次成像面的散斑;

S2将采集到的散斑进行自相关表示;

S3通过混合估计恢复算法对得到的自相关图案进行复原;

S4利用混合估计恢复算法来对目标图像进行限制;

S5获取散射介质的点扩展函数。

5.根据权利要求4所述的一种非侵入式散射介质点扩展函数获取方法,其特征在于,所述步骤S1散斑图案表示为:假设形成的散斑图案相对于中心轴线平移的距离为ΔS,其散斑相图案相对于x轴和y轴的平移距离为ΔX和ΔY,根据不同相对位移之后的目标物体,最终通过散射介质形成的散斑图案I表示为:其中I表示采集获取的散斑图案,O表示目标物体的强度,S表示散射介质的点扩展函数,*代表卷积运算,(x,y)表示成像平面中的空间坐标,(ΔX,ΔY)表示在成像平面中目标物体相对于中心位置的偏移量,(Δx,Δy)表示目标物体的入射光线相对于中心位置的偏移量。

6.根据权利要求4所述的一种非侵入式散射介质点扩展函数获取方法,其特征在于,所述步骤S2将采集到的散斑进行自相关表示为目标物体的自相关和点扩展函数自相关的卷积,当物体移动的范围在平移光学记忆效应的范围内时,取自相关运算:I■I(x+Δx,y+Δy)=(O■O)*(S■S)(x+Δx,y+Δy)+N其中■表示进行自相关运算,N即为相关操作中的统计噪声,同时忽略点扩展函数自相关相对于目标物体自相关:

I■I(x+ΔX,y+ΔY)≈(O■O)(x+ΔX,y+ΔY)+N。

7.根据权利要求4所述的一种非侵入式散射介质点扩展函数获取方法,其特征在于,所述步骤S3根据得到的散斑图案自相关的大小进行目标物体尺寸的估计,并且有目的性的将估计区域内的需要复原的目标图像进行初始化,而估计区域外的初始化为0,综合以上估计方式,初步产生需要复原的图像ot:其中R为通过自相关图案估计的目标物体的大小区域,进行频域分析并且提取相位φt:Ot=FT(gt)

φt=arg(Gt)

对采集得到的散斑自相关进行二维傅里叶变换并取幅值A:最终将得到的A与φt进行重新融合并进行二维傅里叶逆变换初步得到第一次迭代的目标图像o′t。

8.根据权利要求7所述的一种非侵入式散射介质点扩展函数获取方法,其特征在于,所述步骤S4首先将混合输入输出的方式作为前1/4次迭代的结果限制条件,然后再将误差减小方式当做第二个1/4次迭代的结果限制条件,最后再将混合输入输出方式当作最后剩下迭代次数的结果限制条件,即:

(1)

(2)

(3)

其中Z为满足目标物体强度的值,Count为迭代的总次数,最终通过混合估计恢复算法得到最终的目标物体的复原成果o(k),(k=1,2,3…N)。

9.根据权利要求7所述的一种非侵入式散射介质点扩展函数获取方法,其特征在于,所述步骤S5根据等式I=O*S并结合不同相对位置获取的目标物体散斑图案I(k)得到如下表达式:

I(k)=o(k)*S+c(k)其中k表示不同相对位置获取的结果,c(k)表示在不同相对位置下的得到的误差,o(k)即为通过上面混合估计恢复算法估计出来的目标图像,并且由于I(k)和o(k)已知,并且要求所要得到的误差c最小,最终通过如下表达式得到最终的估计的散射介质的点扩展函数:其中 即为估计出来的散射介质的点扩展函数。