CN108594429B - 基于波前校正的透云雾成像方法 - Google Patents
基于波前校正的透云雾成像方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108594429B CN108594429B CN201810332710.2A CN201810332710A CN108594429B CN 108594429 B CN108594429 B CN 108594429B CN 201810332710 A CN201810332710 A CN 201810332710A CN 108594429 B CN108594429 B CN 108594429B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cloud
- wavefront
- imaging
- light modulator
- spatial light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 4
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 2
- 238000012634 optical imaging Methods 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 239000005427 atmospheric aerosol Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
- G02B27/0068—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration having means for controlling the degree of correction, e.g. using phase modulators, movable elements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于波前校正的透云雾成像方法，包括：通过调制空间光调制器对云雾破坏的波前进行校正，再后配透镜与探测器实现点光源物点成像，此时该点发出的波面已经被恢复；由于光学记忆效应，该点附近一定范围内的点所发出的光波也得到了不同程度的校正，从而实现透云雾成像。该方法相比传统的方法，不需要任何的先验知识就可以透过云雾清晰成像，适用环境广泛，具有广泛的发展空间和应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种基于波前校正的透云雾成像方法。
背景技术
光学遥感已经在国防和国民经济建设的各个领域得到了广泛应用，但由于云雾的影响使得相当部分的光学遥感图像模糊不清，无法满足实际应用的要求。云、雾、霾都属于大气气溶胶，直径在10-3μm至30μm之间，与光学波长相近。
光在云雾中传播时很容易发生散射，由于散射的存在导致原始信息的部分丢失以及信息序列的扰乱，使得遥感图像模糊甚至看不见。能够在有散射介质存在的条件下成像是人们一直期望得到的能力；然而，传统的光学成像技术难以实现透云雾成像。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于波前校正的透云雾成像方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于波前校正的透云雾成像方法，包括：
通过调制空间光调制器对云雾破坏的波前进行校正，再后配透镜与探测器实现点光源物点成像，此时该点发出的波面已经被恢复；由于光学记忆效应，该点附近一定范围内的点所发出的光波也得到了不同程度的校正，从而实现透云雾成像；
所述波前是指波在介质中传播时，某一时刻开始位移的质点构成的面。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，通过采用基于波前校正技术的散射成像技术以及光学记忆效应，实现透过云雾成像；该方法可以透过云雾实时成像，相比传统的方法，不需要任何的先验知识就可以透过云雾清晰成像，适用环境广泛，具有广泛的发展空间和应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的透射式透云雾成像系统示意图；
图2为本发明实施例提供的反射式透云雾成像系统示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明实施例提供一种基于波前校正的透云雾成像方法，通过采用基于波前校正的散射成像技术以及光学记忆效应，实现透过云雾成像。
由于云雾内部包含大量尺寸和分布极不规则的小颗粒，光波入射后与这些颗粒多次碰撞，使形成的次级子波发生一定程度相位延迟，导致出射波面极其不规则。一般情况下，由于云雾内多次碰撞的复杂性导致了子波之间相位的随机性，使光束在前进方向形成亮度较暗的散斑图样。本发明使用空间光调制器对于光的相位进行调制，实现对光波随机相位延迟的补偿，从而校正被破坏的波面。
云雾等散射介质具有光学记忆效应。在经过云雾等散射介质及其散射作用区域不变的情况下，不同的光波面会导致不同的散斑图样，反之，不同的散斑图样，其未经散射时的波面也不同。同理可得，如果两个入射波面具有一定程度的光学相关性(振幅或相位)，则在通过同一散射区域后，其散斑图像之间也会具有一定程度的相关性，相当于该散射区域对于类似的入射波面具有某种记忆作用，以至于生成类似的散斑图像。
本发明实施例中，通过调制空间光调制器对云雾破坏的波前进行校正，再后配透镜与探测器实现点光源物点成像，此时该点发出的波面已经被恢复；由于光学记忆效应，该点附近一定范围内的点所发出的光波也得到了不同程度的校正，从而实现透云雾成像。
本发明实施例中，波前是指波在介质中传播时，某一时刻开始位移的质点构成的面。详细解释如下：波前是一种波面，或者说是波阵面。波阵面是波源发出的振动在介质中传播经相同时间所到达的各点组成的面，同一波阵面上各点的振动相位相同。将波动过程中，介质中振动相位相同的点连成的面称为波阵面，把波阵面中走在最前面的那个波阵面称为波前，由于波面上各点的相位相同,所以波面是同相面。在某一时刻，由波源最初振动状态传到的各点所连成的曲面，叫做波前或者波阵面。显然，波前是波阵面的特例，但却是传到最前面的那个波面，所以，在任一时刻，只有一个波前。波前是球面的波，叫做球面波，波前是平面的波，叫做平面波。在各项同性的介质中，波线与波面垂直。波传播到某一位置处等相位面组成的曲面称为波前。换个说法，它指的是某一时刻波动所达到最前方的各点所连成的曲面。波前质点的振动情况与机械波的波源初始振动情况相同。
本发明实施例中，所述空间光调制器为反射式空间光调制器或者透射式空间光调制器。
如图1～图2所示，由空间光调制器、透镜与探测器组成的光路结构为透射式成像光路或者反射式成像光路。
本发明实施例中，空间光调制器对云雾破坏的波前进行校正所使用的调制波前算法包括：相位测量法和局部匹配追踪法。
本发明实施例中，实现上述方法时可以选择合适性能的系统设置，在算法优化后，实现实时测量。例如，可以利用PC机实现，也可以利用高速电路脱机实现。
本发明实施例上述方案，通过采用基于波前校正技术的散射成像技术以及光学记忆效应，实现透过云雾成像；该方法可以透过云雾实时成像，相比传统的方法，不需要任何的先验知识就可以透过云雾清晰成像，适用环境广泛，具有广泛的发展空间和应用前景。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种基于波前校正的透云雾成像方法，应用在光学遥感中，其特征在于，包括：
通过调制空间光调制器对云雾破坏的波前进行校正，再后配透镜与探测器实现点光源物点成像，此时该点发出的波面已经被恢复；由于光学记忆效应，该点附近一定范围内的点所发出的光波也得到了不同程度的校正，从而实现透云雾成像；
所述波前是指波在介质中传播时，某一时刻开始位移的质点构成的面。
2.根据权利要求1所述的一种基于波前校正的透云雾成像方法，其特征在于，所述对云雾破坏的波前进行校正包括：对于光的相位进行调制，实现对光波随机相位延迟的补偿，从而校正被破坏的波面。
3.根据权利要求1所述的一种基于波前校正的透云雾成像方法，其特征在于，所述空间光调制器为反射式空间光调制器或者透射式空间光调制器。
4.根据权利要求1所述的一种基于波前校正的透云雾成像方法，其特征在于，由空间光调制器、透镜与探测器组成的光路结构为透射式成像光路或者反射式成像光路。
5.根据权利要求1所述的一种基于波前校正的透云雾成像方法，其特征在于，空间光调制器对云雾破坏的波前进行校正所使用的调制波前算法包括：相位测量法和局部匹配追踪法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810332710.2A CN108594429B (zh) | 2018-04-13 | 2018-04-13 | 基于波前校正的透云雾成像方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810332710.2A CN108594429B (zh) | 2018-04-13 | 2018-04-13 | 基于波前校正的透云雾成像方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108594429A CN108594429A (zh) | 2018-09-28 |
| CN108594429B true CN108594429B (zh) | 2021-06-08 |
Family
ID=63622566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810332710.2A Expired - Fee Related CN108594429B (zh) | 2018-04-13 | 2018-04-13 | 基于波前校正的透云雾成像方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108594429B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111103697B (zh) * | 2020-01-04 | 2021-10-26 | 四川大学 | 利用空间光调制器实现基于相位多样性的散射介质成像 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101546037A (zh) * | 2009-05-05 | 2009-09-30 | 长春理工大学 | 基于空间光调制器的无模型波前畸变校正系统 |
| CN102368124A (zh) * | 2011-11-09 | 2012-03-07 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 液晶空间光调制器 |
| CN105445492A (zh) * | 2015-12-14 | 2016-03-30 | 华中科技大学 | 一种透过散射介质的激光散斑流速检测方法和装置 |
| CN105675149A (zh) * | 2016-01-12 | 2016-06-15 | 中国科学院光电技术研究所 | 基于自照明波前传感器的气动光学效应校正装置 |
| CN106873152A (zh) * | 2017-01-11 | 2017-06-20 | 浙江大学 | 一种基于机器学习的高速像差校正方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8506083B2 (en) * | 2011-06-06 | 2013-08-13 | Clarity Medical Systems, Inc. | Compact wavefront sensor module and its attachment to or integration with an ophthalmic instrument |
| JP6468764B2 (ja) * | 2014-09-08 | 2019-02-13 | キヤノン株式会社 | 眼科装置 |
| EP3096171A1 (en) * | 2015-05-22 | 2016-11-23 | Universite Paris Descartes | Optical system for shaping the wavefront of the electric field of an input light beam |
| US20170176932A1 (en) * | 2015-12-18 | 2017-06-22 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Holographic display device using illumination light of which beam shape is adjusted |
| CN107315176B (zh) * | 2017-06-29 | 2019-04-26 | 清华大学深圳研究生院 | 一种强大气散射条件下的成像装置及方法 |
-
2018
- 2018-04-13 CN CN201810332710.2A patent/CN108594429B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101546037A (zh) * | 2009-05-05 | 2009-09-30 | 长春理工大学 | 基于空间光调制器的无模型波前畸变校正系统 |
| CN102368124A (zh) * | 2011-11-09 | 2012-03-07 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 液晶空间光调制器 |
| CN105445492A (zh) * | 2015-12-14 | 2016-03-30 | 华中科技大学 | 一种透过散射介质的激光散斑流速检测方法和装置 |
| CN105675149A (zh) * | 2016-01-12 | 2016-06-15 | 中国科学院光电技术研究所 | 基于自照明波前传感器的气动光学效应校正装置 |
| CN106873152A (zh) * | 2017-01-11 | 2017-06-20 | 浙江大学 | 一种基于机器学习的高速像差校正方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108594429A (zh) | 2018-09-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8139944B2 (en) | Method and apparatus for clearing an optical channel | |
| US4715683A (en) | Modified liquid crystal television as a spatial light modulator | |
| US20120224062A1 (en) | Head up displays | |
| MX2009007645A (es) | Sistema modulador de fase que comprende un divisor de haz y un modulador de fase en modo polarizacion lineal y un procedimiento para separar un haz de luz que viaja hacia dicho modulador de fase y se refleja de vuelta desde dicho modulador de fase. | |
| JP6584743B2 (ja) | 第１の相対参照フレームを規定するグリッドを形成する方法 | |
| KR101665238B1 (ko) | 산란층을 이용하여 3차원 홀로그래픽 영상을 형성하는 장치 및 방법 | |
| CN105452955A (zh) | 具有非机械镜光束转向的投影显示系统 | |
| US10884378B2 (en) | Apparatus and method for forming 3-dimensional holographic image using aperiodically structured optical elements | |
| US5317442A (en) | Mutually pumped phase conjugator for remote identification | |
| CN108594429B (zh) | 基于波前校正的透云雾成像方法 | |
| JP2019174487A (ja) | 第１の相対基準フレームを画定するグリッドの形成方法 | |
| CN104122674A (zh) | 透射式偏振无关空间光调制方法和装置 | |
| CN110113163B (zh) | 自由空间连续变量量子密钥分发方法及系统 | |
| WO2016150095A1 (zh) | 一种抑制激光散斑的方法和装置 | |
| US9703044B2 (en) | Wavelength division multiplexing | |
| KR101639671B1 (ko) | 컬러 홀로그래픽 3d 디스플레이 장치 | |
| US9612520B2 (en) | Polarized projection device and polarized projection system using the same | |
| US4815799A (en) | Infrared crystalline spatial light modulator | |
| US12063459B2 (en) | Light transmitting device, communication system, and light transmitting method | |
| Dashiell et al. | Image subtraction by polarization-shifted periodic carrier | |
| CN110161716B (zh) | 一种单激光器角向非相干光实现超分辨的装置 | |
| KR101942975B1 (ko) | 고속 홀로그램 기록 장치 | |
| Gamboa et al. | Demonstration of the hybrid opto-electronic correlator for shift, scale, and rotation invariant target recognition | |
| EP2527929A1 (en) | Projection apparatus | |
| CN218413089U (zh) | 光学成像装置及成像设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20210608 |