CN106595859B - 鬼成像方法和应用其的鬼成像装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种鬼成像方法和应用其的鬼成像装置，所述鬼成像方法包括以下步骤：S1，搭建鬼成像光路，并利用扩散器将宽带光源发出的宽带光分解形成具有多个不同波段的窄带光的散斑场；S2，利用标定仪对散斑场进行初始标定以获得散斑图案；S3，通过改变宽带光源的入射角度、调整宽带光源与扩散器之间的距离和旋转扩散器中的至少一种方式改变散斑场，对散斑场再次标定以获得散斑图案集；S4，使用已标定好的散斑图案集进行鬼成像。根据本发明实施例的鬼成像方法，能够实现多光谱复用，可以提高鬼成像速度，减少测量次数，提高成像效率。
Description
技术领域
本发明涉及计算摄像学技术领域，更具体地，涉及一种鬼成像方法和应用其的鬼成像装置。
背景技术
近年来，计算鬼成像成为计算摄像学一个研究热点，与传统成像系统相比较，成像精度和快速性一直是限制鬼成像发展的重要因素。
鬼成像的原理是利用光场的二阶相关性得到成像场景或物体，因此需要进行多次的“拍摄”。其中，“拍摄”过程是限制成像速度的一个重要因素。因此，如何提高“拍摄”速度是提高鬼成像快速性的重要方面。鬼成像的测量次数(即“拍摄”次数)一般都大于成像场景或物体的像素数，对于一幅64×64像素的图像，需进行2000～5000次的测量；对于一幅254×254像素的图像，即使利用压缩感知技术，要获得较高分辨率的结果，也要进行至少3000多次的测量。
相关技术中的鬼成像方法主要集中在如何提高成像精度，这些方法均没有对成像速度进行研究。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出了一种鬼成像方法，所述鬼成像方法能够实现多光谱复用，提高鬼成像速度，减少测量次数，提高成像效率。
本发明还提出了一种应用上述鬼成像方法的鬼成像装置。
根据本发明实施例的鬼成像方法，包括以下步骤：S1，搭建鬼成像光路，并利用扩散器将宽带光源发出的宽带光分解形成具有多个不同波段的窄带光的散斑场；S2，利用标定仪对所述散斑场进行初始标定以获得散斑图案；S3，通过改变所述宽带光源的入射角度、调整所述宽带光源与所述扩散器之间的距离和旋转所述扩散器中的至少一种方式改变所述散斑场，对所述散斑场再次标定以获得散斑图案集；S4，使用已标定好的所述散斑图案集进行鬼成像。
根据本发明实施例的鬼成像方法，能够实现多光谱复用，可以提高鬼成像速度，减少测量次数，提高成像效率。
另外，根据本发明上述实施例的鬼成像方法还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一些实施例，所述步骤S3重复多次。
根据本发明实施例的鬼成像装置，包括：鬼成像光路，所述鬼成像光路包括：用于发出宽带光的宽带光源；扩散器，所述扩散器与所述宽带光源间隔设置以将所述宽带光源发出的光分解为不同波段的窄带光；物面，所述物面与所述扩散器间隔设置且位于所述扩散器的远离所述宽带光源的一侧，以用于接收所述窄带光形成的散斑场；用于标定所述散斑场的标定仪。
根据本发明实施例的鬼成像装置，可以采用根据本发明上述实施例的鬼成像方法进行鬼成像，能够实现过光谱复用，可以提高鬼成像速度，减少测量次数，提高成像效率。
根据本发明的一些实施例，所述标定仪为光谱仪。
根据本发明的一些实施例，所述鬼成像光路还包括：色散装置，所述色散装置位于所述宽带光源和所述扩散器之间。
可选地，所述色散装置为光栅。
根据本发明的一些实施例，所述扩散器为毛玻璃。
根据本发明的一些实施例，所述宽带光源发出的光为可见光、红外和太赫兹波段中的其中一种。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是根据本发明实施例的鬼成像方法的步骤图；
图2是根据本发明实施例的鬼成像装置中鬼成像光路的结构示意图。
附图标记：
100：鬼成像光路；
1：宽带光源；2：色散装置；3：扩散器；4：物面。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
下面结合图1详细描述根据本发明实施例的鬼成像方法。
如图1所示，根据本发明实施例的鬼成像方法可以包括以下步骤：
S1，搭建鬼成像光路，并利用扩散器将宽带光源发出的宽带光分解形成具有多个不同波段的窄带光的散斑场。也就是说，搭建的鬼成像光路中，宽带光源发出宽带光，扩散器可以将宽带光分解形成散斑场，其中，散斑场具有多个不同波段的窄带光。
S2，利用标定仪对散斑场进行初始标定，以获得散斑图案，从而可以进行鬼成像。
S3，通过改变宽带光源的入射角度、调整宽带光源与扩散器之间的距离和旋转扩散器中的至少一种方式改变散斑场，以对散斑场再次标定以获得散斑图案集。也就是说，改变散斑场，并对改变后的散斑场进行再次标定，可以获得散斑图案集，其中改变散斑场可以通过改变宽带光源、调整宽带光源与扩散器之间的距离和旋转扩散器三种方式中的至少一种方式实现。
S4，使用已标定好的散斑图案集进行鬼成像。由于不同波长下的散斑图案具有非相关性，从而可以实现多光谱复用，利用不同波段形成的散斑图案集对场景或物体实现快速鬼成像。
因此，根据本发明实施例的鬼成像方法，首先搭建鬼成像光路，利用扩散器将宽带光源发出的宽带光分解形成具有多个不同波段的窄带光的散斑场，利用标定仪对散斑场进行初始标定并获得散斑图案，然后通过改变宽带光源的入射角度、调整宽带光源与扩散器之间的距离和旋转扩散器中的至少一种方式改变散斑场，并对散斑场再次标定以获得散斑图案集，最后使用已标定好的散斑图案集进行鬼成像，从而可以利用不同波段的散斑对场景或者无图实现鬼成像，能够实现多光谱复用，提高鬼成像速度，减少测量次数，提高成像效率。
根据本发明的一些实施例，步骤S3可以重复多次，也就是说，可以改变散斑场多次，并对每次改变后的散斑场进行标定，实现多光谱复用，从而可以形成更多的散斑图案，进一步提高成像速度。
图2示出了根据本发明实施例的鬼成像装置的鬼成像光路100的结构。根据本发明实施例的鬼成像装置可以应用根据本发明上述实施例的鬼成像方法实现鬼成像。
根据本发明实施例的鬼成像装置可以包括鬼成像光路100和标定仪(图中未示出)，鬼成像光路100可以形成散斑场，标定仪可用于标定散斑场，以实现鬼成像。
如图1所示，鬼成像光路100可以包括：宽带光源1、扩散器3和物面4，其中，宽带光源1可用于发出宽带光，为后续鬼成像提供光源。扩散器3可与宽带光源1间隔设置，以将宽带光源1发出的光分解为不同波段的窄带光。
物面4可与扩散器3间隔设置，并且物面4可以位于扩散器3的远离宽带光源1的一侧。例如，如图2所示，宽带光源1可以设在扩散器3的左侧，物面4可以射在扩散器3的右侧。物面4可用于接收窄带光形成的散斑场，以便标定仪对散斑场进行标定。
可以理解的是，鬼成像光路100中，扩散器3可以将宽带光源1发出的宽带光分解在物面4上形成散斑场，散斑场内具有多个不同波段的窄带光，标定仪可以对物面4上形成的散斑场进行初始标定，获得散斑图案。
并且，在成像过程中，可以改变散斑场实现多光谱复用，提高成像速度。其中，改变散斑场可以通过改变宽带光源1的入射角度、调整宽带光源1与扩散器3之间的距离和旋转扩散器3中的至少一种方式实现，操作方便且效率高。
也就是说，在成像过程中，标定仪对散斑场进行初始标定并获得散斑图案后，通过改变宽带光源1的入射角度、调整宽带光源1与扩散器3之间的距离和旋转扩散器3中的至少一种方式改变散斑场，对散斑场再次标定，可以获得散斑图案集，就可以使用已标定好的散斑图案集进行鬼成像，从而可以基于不同波长下散斑的非相关性，利用不同波段形成的散斑对场景或者物体实现快速鬼成像。
根据本发明实施例的鬼成像装置，利用扩散器3将宽带光源1发出的宽带光分解形成具有多个不同波段的窄带光的散斑场，通过标定仪对散斑场进行标定，从而可以应用根据本发明上述实施例的鬼成像方法，基于不同波长下散斑的非相关性，利用不同波段形成的散斑对场景或者物体实现鬼成像，进而可以实现多光谱复用，提高鬼成像速度，减少测量次数，提高成像效率。
根据本发明的一些实施例，标定仪可为光谱仪，光谱仪可以对形成在物面4上的散斑场进行标定。
在一些实施例中，如图2所示，鬼成像光路100还可以包括：色散装置2，色散装置2可以位于宽带光源1和扩散器3之间，色散装置2可以将宽带光源1发出的宽带光分解为不同波段的散斑场，配合扩散器3，可以提高对宽带光的分解效果。
可选地，色散装置2可以是光栅，结构简单紧凑，可以方便鬼成像光路100的搭建。
可选地，扩散器3可为毛玻璃，扩散效果好，且成本低廉。
根据本发明的一些实施例，宽带光源1发出的光为可见光、红外和太赫兹波段中的至少一种。也就是说，鬼成像装置可以实现各频段如可见光、红外、太赫兹等波段成像。由此，可以提高适用范围。
需要说明的是，宽带光源1发出的宽带光的波长范围可以是任意值，经过色散装置2和扩散器3的扩散，可以将宽带光分解为多条波长为5nm-15nm的窄带光。宽带光的波长越长，分解在物面4上的窄带光的条数越多，反之则越少，多条窄带光可以形成散斑场，实现鬼成像，提高成像效率。
在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“具体实施例”、“示例”或“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
Claims (7)
1.一种鬼成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，搭建鬼成像光路，并利用扩散器和色散装置将宽带光源发出的宽带光分解形成具有多个不同波段的窄带光的散斑场；
S2，利用标定仪对所述散斑场进行初始标定以获得散斑图案；
S3，通过改变所述宽带光源的入射角度、调整所述宽带光源与所述扩散器之间的距离和旋转所述扩散器中的至少一种方式改变所述散斑场，对所述散斑场再次标定以获得散斑图案集；
S4，使用已标定好的所述散斑图案集进行鬼成像。
2.根据权利要求1所述的鬼成像方法，其特征在于，所述步骤S3重复多次。
3.一种应用权利要求1或2所述的鬼成像方法的鬼成像装置，其特征在于，包括：
鬼成像光路，所述鬼成像光路包括：
用于发出宽带光的宽带光源；
扩散器，所述扩散器与所述宽带光源间隔设置；
色散装置，所述色散装置位于所述宽带光源和所述扩散器之间，所述色散装置和所述扩散器将所述宽带光源发出的光分解为不同波段的窄带光；
物面，所述物面与所述扩散器间隔设置且位于所述扩散器的远离所述宽带光源的一侧，以用于接收所述窄带光形成的散斑场；
用于标定所述散斑场的标定仪。
4.根据权利要求3所述的鬼成像装置，其特征在于，所述标定仪为光谱仪。
5.根据权利要求3所述的鬼成像装置，其特征在于，所述色散装置为光栅。
6.根据权利要求3所述的鬼成像装置，其特征在于，所述扩散器为毛玻璃。
7.根据权利要求3所述的鬼成像装置，其特征在于，所述宽带光源发出的光为可见光、红外和太赫兹波段中的其中一种。
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