CN111928942B - 太赫兹光谱成像数据的处理方法及装置 - Google Patents

太赫兹光谱成像数据的处理方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111928942B
CN111928942B CN201910392615.6A CN201910392615A CN111928942B CN 111928942 B CN111928942 B CN 111928942B CN 201910392615 A CN201910392615 A CN 201910392615A CN 111928942 B CN111928942 B CN 111928942B
Authority
CN
China
Prior art keywords
data
hyperspectral
terahertz
spectral
terahertz spectrum
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.)
Active
Application number
CN201910392615.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111928942A (zh
Inventor
郑小平
曹斌
耿华
邓晓娇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Original Assignee
Tsinghua University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University filed Critical Tsinghua University
Priority to CN201910392615.6A priority Critical patent/CN111928942B/zh
Priority to PCT/CN2019/119468 priority patent/WO2020228293A1/zh
Priority to US15/930,296 priority patent/US11422031B2/en
Publication of CN111928942A publication Critical patent/CN111928942A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111928942B publication Critical patent/CN111928942B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28Investigating the spectrum
    • G01J3/2823Imaging spectrometer
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • G01J3/06Scanning arrangements arrangements for order-selection
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • G01J3/10Arrangements of light sources specially adapted for spectrometry or colorimetry
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28Investigating the spectrum
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28Investigating the spectrum
    • G01J3/2803Investigating the spectrum using photoelectric array detector
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3581Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using far infrared light; using Terahertz radiation
    • G01N21/3586Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using far infrared light; using Terahertz radiation by Terahertz time domain spectroscopy [THz-TDS]
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/10Image acquisition
    • G06V10/12Details of acquisition arrangements; Constructional details thereof
    • G06V10/14Optical characteristics of the device performing the acquisition or on the illumination arrangements
    • G06V10/143Sensing or illuminating at different wavelengths
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/70Arrangements for image or video recognition or understanding using pattern recognition or machine learning
    • G06V10/77Processing image or video features in feature spaces; using data integration or data reduction, e.g. principal component analysis [PCA] or independent component analysis [ICA] or self-organising maps [SOM]; Blind source separation
    • G06V10/80Fusion, i.e. combining data from various sources at the sensor level, preprocessing level, feature extraction level or classification level
    • G06V10/803Fusion, i.e. combining data from various sources at the sensor level, preprocessing level, feature extraction level or classification level of input or preprocessed data

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)

Abstract

本申请提供太赫兹光谱成像数据的处理方法及装置,该方法包括:对待测物进行扫描,采集初始太赫兹光谱数据,提取所述初始太赫兹光谱数据中的高空间数据以及第一高光谱数据,对所述高空间数据进行重构处理,得到第二高光谱数据,并将所述第一高光谱数据以及所述第二高光谱数据,作为目标太赫兹光谱数据,该方法通过扫描采集初始太赫兹光谱数据,并对初始太赫兹光谱数据进行提取以及重构处理,在不需要额外增加或改变硬件设备的基础上,能够减少高空间高光谱太赫兹光谱数据的采集量,进而提高光谱成像效率。

Description

太赫兹光谱成像数据的处理方法及装置
技术领域
本申请涉及光谱图像处理技术领域,特别是涉及一种太赫兹光谱成像数据的处理方法及装置。
背景技术
随着太赫兹技术的发展,太赫兹检测技术中发展最早、技术最成熟的成像技术是太赫兹时域光谱成像技术。其中,太赫兹光谱成像技术不但能够检测物体的形状,还能够进行光谱分析和识别,在安全检查等领域具有巨大的应用潜力。
传统技术中,采用异步光学采样方法、连续转动光学延迟线方法,以及利用掩膜调制器的压缩感知方法。同时,增加时域和空域采样点数量,以实现太赫兹高空间高光谱成像技术。但是,传统的方法需要采集的数据量较大,导致光谱成像效率较低。
发明内容
基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种能够降低数据采集量并提高光谱成像效率的太赫兹光谱成像数据的处理方法及装置。
本申请实施例提供一种太赫兹光谱成像数据的处理方法,包括:
对待测物进行扫描,采集初始太赫兹光谱数据;
提取所述初始太赫兹光谱数据中的高空间数据以及第一高光谱数据;
对所述高空间数据进行重构处理,得到第二高光谱数据,并将所述第一高光谱数据以及所述第二高光谱数据,作为目标太赫兹光谱数据。
在其中一个实施例中,所述初始太赫兹光谱数据为混合数据,所述混合数据包括所述高空间数据以及所述第一高光谱数据。
在其中一个实施例中,所述对待测物进行扫描,采集初始太赫兹光谱数据,包括:
对待测物进行扫描,采集所述高空间数据,并根据位置信息确定采集所述第一高光谱数据,得到所述初始太赫兹光谱数据,其中,所述位置信息包括相对于上一次采集所述第一高光谱数据时,所述待测物所移动的距离;
以及可选的,所述位置信息包括所述待测物水平方向移动的距离信息和/或垂直方向移动的距离信息。
在其中一个实施例中,所述扫描过程中,采集到的高空间太赫兹光谱维采样点数量,等于第一高光谱数据光谱维采样点数量的
Figure BDA0002057081230000021
其中,Z为大于1的自然数。
在其中一个实施例中,所述扫描过程中,采集到的所有太赫兹光谱数据采样点数量,等于一次性获取目标太赫兹光谱数据采样点数量的
Figure BDA0002057081230000022
其中,XYZ为大于1的自然数。
在其中一个实施例中,所述位置信息包括所述待测物水平方向移动的距离信息和/或垂直方向移动的距离信息。
在其中一个实施例中,所述高空间数据的空间分辨率,等于一次性采集目标太赫兹光谱数据的空间分辨率。
在其中一个实施例中,所述第一高光谱数据的光谱分辨率,等于一次性采集目标太赫兹光谱数据的光谱分辨率。
在其中一个实施例中,所述对所述高空间数据进行重构处理,得到第二高光谱数据,并将所述第一高光谱数据以及所述第二高光谱数据,作为目标太赫兹光谱数据,包括:
将所述第一高光谱数据作为高光谱数据库,利用所述高光谱数据库,对所述高空间数据进行重构处理,得到第二高光谱数据;
将所述第二高光谱数据存储至所述初始太赫兹光谱数据中非第一高光谱数据所处空间位置,并将所述第一高光谱数据以及所述第二高光谱数据,作为目标太赫兹光谱数据。
本申请实施例提供一种太赫兹光谱成像数据的处理装置,包括:
采集模块,用于对待测物进行扫描,采集初始太赫兹光谱数据;
提取模块,用于提取所述太赫兹光谱数据中的高空间数据以及第一高光谱数据;
重构处理模块,用于对所述高空间数据进行重构处理,得到第二高光谱数据,并将所述第一高光谱数据以及所述第二高光谱数据,作为目标太赫兹光谱数据。
本申请实施例提供一种成像系统,包括:所述成像系统实现的方法包括上述任一项所述方法的步骤。
本实施例提供的太赫兹光谱成像数据的处理方法及装置,对待测物进行扫描,采集初始太赫兹光谱数据,提取所述初始太赫兹光谱数据中的高空间数据以及第一高光谱数据,对所述高空间数据进行重构处理,得到第二高光谱数据,并将所述第一高光谱数据以及所述第二高光谱数据,作为目标太赫兹光谱数据,该方法通过扫描采集初始太赫兹光谱数据,并对初始太赫兹光谱数据进行提取以及重构处理,在不需要额外增加或改变硬件设备的基础上,能够减少高空间高光谱太赫兹光谱数据的采集量,进而提高光谱成像效率。
附图说明
图1为一实施例提供的太赫兹光谱成像数据的处理系统的结构框图;
图2为一实施例提供的太赫兹光谱成像数据的处理方法的流程图;
图3为另一实施例提供的获取目标太赫兹光谱数据的具体方法流程图;
图4为一实施例提供的太赫兹光谱成像数据的处理装置的结构示意图;
图5为一个实施例提供的计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都属于本申请保护的范围。
本申请实施例提供的太赫兹光谱成像数据的处理方法,可适用于如图1所示的太赫兹光谱成像数据的处理系统中,该系统包括激光器、分束镜、时间延迟器、太赫兹辐射产生装置、太赫兹探测装置、锁相放大器、电控二维平台以及计算机设备。其中,激光器用于产生激光脉冲,时间延迟器用于调节太赫兹脉冲相对于探测光的延迟时间;太赫兹辐射产生装置用于产生太赫兹脉冲时域波形;太赫兹探测装置用于接收太赫兹脉冲时域波形;锁相放大器用于将太赫兹探测装置的输出信号放大,并传输给计算机设备进行数据处理。待测物设置于可移动的电控二维平移台(图中未示出)上,计算机设备分别与时间延迟器和电控二维平移台连接。可选的,激光器可以为飞秒激光器,太赫兹辐射产生装置可以使用光电导天线或非线性光学晶体。
该系统的工作原理为:激光器产生激光脉冲,激光脉冲被分束镜分为泵浦光和探测光两路光束。泵浦光经过时间延迟器,入射到太赫兹辐射产生装置产生太赫兹脉冲,太赫兹脉冲再照射到待测物上,并经过待测物后与探测光一同入射到太赫兹探测装置上,得到太赫兹脉冲时域波形。太赫兹脉冲时域波形经过锁相放大器放大后,传输给计算机设备进行数据提取及处理。
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,通过下述实施例并结合附图,对本申请实施例中的技术方案的进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请,并不用于限定发明。
图2为一实施例提供的太赫兹光谱成像数据的处理方法的流程示意图。本实施例涉及的是获取目标太赫兹光谱数据的过程。如图2所示,该方法包括:
S101、对待测物进行扫描,采集初始太赫兹光谱数据。
具体的,上述待测物可以为需要进行测量或者成像的物体,待测物设置在电控二维平移台上,并且计算机设备可以控制电控二维平移台移动,使得待测物随着电控二维平移台移动。可选的,初始太赫兹光谱数据可以为待测物在像元点的扫描数据集合,并且该初始太赫兹光谱数据可以是光谱图像数据立方体,具体数据格式可以根据实际的测量或成像要求,以及需要提取信息的类型确定。
在本实施例中,计算机设备可以控制电控二维平移台移动,使得待测物移动到不同的像元点位置。同时,计算机设备可以控制时间延迟器,确定待测物在每个像元点位置的光谱采样精确程度,从而获得待测物在不同像元点位置的太赫兹时域脉冲波形,以得到初始太赫兹光谱数据。需要说明的是,通过对待测物的时域一维进行采样,并对待测物的空域二维进行扫描,可以实现数据点扫描采集。以空间坐标系(xyz)为例,时域一维可以为z方向,空域二维可以为(x,y)方向。
S102、提取所述初始太赫兹光谱数据中的高空间数据以及第一高光谱数据。
可选的,所述初始太赫兹光谱数据为混合数据,所述混合数据包括所述高空间数据以及所述第一高光谱数据。
具体的,从扫描采集得到的初始太赫兹光谱数据中,可以分别提取出高空间数据以及第一高光谱数据。其中,提取的方式可以表征为,根据实际需求保留部分采样点剔除其余采样点,并且将保留的部分采样点作为待处理数据。可选的,计算机设备可以对待处理数据进行重构处理后,得到目标太赫兹光谱数据。
其中,初始太赫兹光谱数据可以为混合数据,该混合数据包括了高空间分辨率太赫兹光谱数据(即高空间数据),以及高光谱分辨率太赫兹光谱数据(即高光谱数据),相当于计算机设备需要提取的高空间数据以及第一高光谱数据。
可选的,所述高空间数据的空间分辨率,等于一次性采集目标太赫兹光谱数据的空间分辨率。所述第一高光谱数据的光谱分辨率,等于一次性采集目标太赫兹光谱数据的光谱分辨率。其中,目标太赫兹光谱数据可以表征一次性采集的完整高空间高光谱分辨率太赫兹光谱数据。
可以理解的是,计算机设备可以从扫描处理后得到的初始太赫兹光谱数据中,分别提取出高空间分辨率太赫兹光谱数据以及第一高光谱数据的光谱分辨率。其中,高空间分辨率太赫兹光谱数据(即高空间数据)的空间分辨率,可以与一次性采集完整的高空间高光谱分辨率太赫兹光谱数据的空间分辨率相同,但是,高空间分辨率太赫兹光谱数据的光谱分辨率较低。可选的,在提取过程中,可以将初始太赫兹光谱数据中的高光谱采样点去除,与周围低光谱分辨率太赫兹光谱曲线保持一致,从而得到高空间分辨率太赫兹光谱数据。另外,高空间分辨率太赫兹光谱数据提取后,空间位置保持不变,以便于光谱重构处理。
需要说明的是的,上述第一高光谱数据的光谱分辨率,与一次性采集完整的高空间高光谱分辨率太赫兹光谱数据的光谱分辨率可以相同。同时,在提取过程中,将初始太赫兹光谱曲线中的所有低光谱分辨率太赫兹光谱曲线去除,仅保留高光谱像元曲线。
S103、对所述高空间数据进行重构处理,得到第二高光谱数据,并将所述第一高光谱数据以及所述第二高光谱数据,作为目标太赫兹光谱数据。
具体的,计算机设备可以对高空间数据中所有像元光谱进行重构处理,得到第二高光谱数据,并将提取得到的第一高光谱数据以及重构处理后的第二高光谱数据,作为目标太赫兹光谱数据。其中,目标太赫兹光谱数据可以为高空间高光谱分辨率太赫兹光谱数据。可选的,目标太赫兹光谱数据可以用于进行太赫兹光谱成像。
本实施例提供了一种太赫兹光谱成像数据的处理方法,对待测物进行扫描,采集初始太赫兹光谱数据,提取所述初始太赫兹光谱数据中的高空间数据以及第一高光谱数据,对所述高空间数据进行重构处理,得到第二高光谱数据,并将所述第一高光谱数据以及所述第二高光谱数据,作为目标太赫兹光谱数据,该方法通过扫描采集初始太赫兹光谱数据,并对初始太赫兹光谱数据进行提取以及重构处理,在不需要额外增加或改变硬件设备的基础上,能够减少高空间高光谱太赫兹光谱数据的采集量,有效缩短扫描时间,进而提高光谱成像效率。
作为其中一个实施例,所述初始太赫兹光谱数据为混合数据,所述混合数据包括所述高空间数据以及所述第一高光谱数据;上述S101中对待测物进行扫描,采集初始太赫兹光谱数据的步骤,包括:对待测物进行扫描,采集所述高空间数据,并根据位置信息确定采集所述第一高光谱数据,得到所述初始太赫兹光谱数据。其中,所述位置信息包括相对于上一次采集所述第一高光谱数据时,所述待测物所移动的距离。
可选的,所述扫描过程中,采集到的高空间太赫兹光谱维采样点数量,等于第一高光谱数据光谱维采样点数量的
Figure BDA0002057081230000081
同时,所述扫描过程中,采集到的所有太赫兹光谱数据采样点数量等于一次性获取目标太赫兹光谱数据采样点数量的
Figure BDA0002057081230000082
其中,XYZ、Z均为大于1的自然数。
具体的,上述扫描方式可以称为快速扫描方式,表征为通过大幅度减少待测物的时域采样点实现。
需要说明的是,当
Figure BDA0002057081230000083
远大于1时,将大幅度缩短快速扫描采样时间。
进一步,所述位置信息包括所述待测物水平方向移动的距离信息和/或垂直方向移动的距离信息。
可以理解的是,上述待测物水平方向移动的距离信息可以表征为待测物本次采集第一高光谱数据,相对于上一次采集第一高光谱数据在水平方向(即x方向)上移动的距离,上述待测物垂直方向移动的距离信息可以表征为待测物本次采集第一高光谱数据,相对于上一次采集第一高光谱数据在垂直方向(即y方向)上移动的距离。确定采集第一高光谱数据的方式可以表征为,待测物本次采集第一高光谱数据,相对于上一次采集第一高光谱数据在水平方向上移动X步,或者待测物本次采集第一高光谱数据,相对于上一次采集第一高光谱数据在垂直方向上移动Y步。其中,采集第一高光谱数据相当于是采集一条完整的高光谱分辨率太赫兹光谱曲线。
还可以理解的是,在扫描过程中,采集到的第一高光谱数据的光谱数据采样点数量,可以等于一次性获取完整的太赫兹高光谱高空间数据中光谱数据采样点数量。其中,第一高光谱数据可以为高光谱数据,且第一高光谱数据具有高光谱的特征。可选的,第一高光谱数据的光谱分辨率可以为高空间数据(即低光谱数据)分辨率的Z倍,还可以等于目标太赫兹光谱数据的光谱分辨率。
本实施例提供了一种太赫兹光谱成像数据的处理方法,对待测物进行扫描,采集高空间数据,并根据位置信息确定采集第一高光谱数据,得到初始太赫兹光谱数据,进而对初始太赫兹光谱数据进行处理,得到目标太赫兹光谱数据。该方法能够采用快速扫描方式采集初始太赫兹光谱数据,能够减少光谱数据的采集量,有效缩短扫描时间,进而提高光谱成像效率。
作为其中一个实施例,如图3所示,上述S103中对所述高空间数据进行重构处理,得到第二高光谱数据,并将所述第一高光谱数据以及所述第二高光谱数据,作为目标太赫兹光谱数据的步骤,包括:
S1031、将所述第一高光谱数据作为高光谱数据库,利用所述高光谱数据库,对所述高空间数据进行重构处理,得到第二高光谱数据。
具体的,将提取得到的第一高光谱数据可以作为高光谱分辨率数据库,并采用该高光谱分辨率数据库,对提取得到的高空间数据中所有像元光谱数据进行重构处理,可以将扫描过程中采集得到的高空间低光谱分辨数据重构处理成高光谱数据,即第二高光谱数据。其中,所述重构处理的方法可以为维纳法、伪逆法、神经网络或深度学习法等,本实施例对此不做任何限定。
需要说明的是,为了获取频域高光谱数据,计算机设备可以对高空间数据和第一高光谱数据进行傅里叶变换后再执行重构处理,还可以对高空间数据和第一高光谱数据先进行重构处理,再对重构后的数据进行傅里叶变换,将其变换到频域上。
S1032、将所述第二高光谱数据存储至所述初始太赫兹光谱数据中非第一高光谱数据所处空间位置,并根据所述第一高光谱数据以及所述第二高光谱数据,得到目标太赫兹光谱数据。
可以理解的是,计算机设备可以将提取得到的第二高光谱数据存储至,扫描时采集得到的初始太赫兹光谱数据中非第一高光谱数据所存储的空间位置,此时,可以将第二高光谱数据以及第一高光谱数据,作为目标太赫兹光谱数据。计算机设备还可以对目标太赫兹光谱数据进行成像处理,完成太赫兹光谱成像。
本实施例提供了一种太赫兹光谱成像数据的处理方法,计算机设备能够将低光谱高空间分辨率太赫兹光谱数据重构为高光谱数据,并将该高光谱数据保存至扫描时采集得到的初始太赫兹光谱数据中非第一高光谱数据所存储的空间位置,以得到高空间高光谱分辨率太赫兹光谱数据,该方法在不需要额外增加或改变硬件设备的基础上,仅改变数据采集方式,就能够减少太赫兹光谱数据的采集量,有效缩短扫描时间,提高光谱成像效率。
应该理解的是,虽然图2-3的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示,但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明,这些步骤的执行并没有严格的顺序限制,这些步骤可以以其它的顺序执行。而且,图2-3中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段,这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成,而是可以在不同的时刻执行,这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必是依次进行,而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
关于太赫兹光谱成像数据的处理装置的具体限定可以参见上文中对于太赫兹光谱成像数据的处理方法的限定,在此不再赘述。上述计算机设备中太赫兹光谱成像数据的处理装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中,也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中,以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
图4为一实施例提供的太赫兹光谱成像数据的处理装置结构示意图。如图4所示,该装置可以包括:采集模块11、提取模块12以及重构处理模块13。
具体的,所述采集模块11,用于对待测物进行扫描,采集初始太赫兹光谱数据;
所述提取模块12,用于提取所述初始太赫兹光谱数据中的高空间数据以及第一高光谱数据;
所述重构处理模块13,用于对所述高空间数据进行重构处理,得到第二高光谱数据,并将所述第一高光谱数据以及所述第二高光谱数据,作为目标太赫兹光谱数据。
可选的,所述高空间数据的空间分辨率,等于一次性采集目标太赫兹光谱数据的空间分辨率。所述第一高光谱数据的光谱分辨率,等于一次性采集目标太赫兹光谱数据的光谱分辨率。
本实施例提供的太赫兹光谱成像数据的处理装置,可以执行上述方法实施例,其实现原理和技术效果类似,在此不再赘述。
在其中一个实施例中,所述初始太赫兹光谱数据为混合数据,所述混合数据包括所述高空间数据以及所述第一高光谱数据;所述采集模块11具体用于对待测物进行扫描,采集高空间数据,并根据位置信息确定采集第一高光谱数据,其中,所述位置信息包括相对于上一次采集所述第一高光谱数据时,所述待测物所移动的距离。
进一步,所述扫描过程中,采集到的高空间太赫兹光谱维采样点数量,等于第一高光谱数据光谱维采样点数量的
Figure BDA0002057081230000121
其中,Z为大于1的自然数。所述扫描过程中,采集到的所有太赫兹光谱数据采样点数量,等于一次性获取目标太赫兹光谱数据采样点数量的
Figure BDA0002057081230000122
其中,XYZ为大于1的自然数。所述位置信息包括所述待测物水平方向移动的距离信息和/或垂直方向移动的距离信息。
本实施例提供的太赫兹光谱成像数据的处理装置,可以执行上述方法实施例,其实现原理和技术效果类似,在此不再赘述。
在其中一个实施例中,所述重构处理模块13包括:重构处理单元131和存储单元132。
具体的,所述重构处理单元131,用于将所述第一高光谱数据作为高光谱数据库,利用所述高光谱数据库,对所述高空间数据进行重构处理,得到第二高光谱数据;
所述存储单元132,用于将所述第二高光谱数据存储至所述初始太赫兹光谱数据中非第一高光谱数据所处空间位置,并将所述第一高光谱数据以及所述第二高光谱数据,作为目标太赫兹光谱数据。
本实施例提供的太赫兹光谱成像数据的处理装置,可以执行上述方法实施例,其实现原理和技术效果类似,在此不再赘述。
在一个实施例中,提供了一种成像系统,所述成像系统可以实现以下步骤:
对待测物进行扫描,采集初始太赫兹光谱数据;
提取所述初始太赫兹光谱数据中的高空间数据以及第一高光谱数据;
对所述高空间数据进行重构处理,得到第二高光谱数据,并将所述第一高光谱数据以及所述第二高光谱数据,作为目标太赫兹光谱数据。
在一个实施例中,提供了一种计算机设备,其内部结构图可以如图5所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中,该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种太赫兹光谱成像数据的处理方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏,该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层,也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板,还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解,图5中示出的结构,仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图,并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定,具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中,提供了一种计算机设备,包括存储器和处理器,存储器中存储有计算机程序,该处理器执行计算机程序时实现以下步骤:
对待测物进行扫描,采集初始太赫兹光谱数据;
提取所述初始太赫兹光谱数据中的高空间数据以及第一高光谱数据;
对所述高空间数据进行重构处理,得到第二高光谱数据,并将所述第一高光谱数据以及所述第二高光谱数据,作为目标太赫兹光谱数据。
在一个实施例中,提供了一种存储介质,其上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现以下步骤:
对待测物进行扫描,采集初始太赫兹光谱数据;
提取所述初始太赫兹光谱数据中的高空间数据以及第一高光谱数据;
对所述高空间数据进行重构处理,得到第二高光谱数据,并将所述第一高光谱数据以及所述第二高光谱数据,作为目标太赫兹光谱数据。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中,该计算机程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用,均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限,RAM以多种形式可得,诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种太赫兹光谱成像数据的处理方法,其特征在于,所述方法包括:
对待测物进行扫描,采集初始太赫兹光谱数据;其中,所述初始太赫兹光谱数据为混合数据,所述混合数据包括高空间数据以及第一高光谱数据;所述高空间数据为低光谱分辨率数据;
提取所述初始太赫兹光谱数据中的高空间数据以及第一高光谱数据;对所述高空间数据进行重构处理,得到第二高光谱数据,并将所述第一高光谱数据以及所述第二高光谱数据,作为目标太赫兹光谱数据;
其中,所述对待测物进行扫描,采集初始太赫兹光谱数据,包括:
对待测物进行扫描,采集所述高空间数据,并根据位置信息确定采集所述第一高光谱数据,得到所述初始太赫兹光谱数据;
所述提取所述初始太赫兹光谱数据中的高空间数据以及第一高光谱数据,包括:将所述初始太赫兹光谱数据中的高光谱采样点去除,与周围低光谱分辨率太赫兹光谱数据保持一致,得到所述高空间数据;将所述初始太赫兹光谱数据中的所有低光谱分辨率太赫兹光谱数据去除,得到所述第一高光谱数据;
所述对所述高空间数据进行重构处理,得到第二高光谱数据,并将所述第一高光谱数据以及所述第二高光谱数据,作为目标太赫兹光谱数据,包括:
将所述第一高光谱数据作为高光谱数据库,利用所述高光谱数据库,对所述高空间数据进行重构处理,得到第二高光谱数据;将所述第二高光谱数据存储至所述初始太赫兹光谱数据中非第一高光谱数据所处空间位置,并将所述第一高光谱数据以及所述第二高光谱数据,作为目标太赫兹光谱数据。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述位置信息包括相对于上一次采集所述第一高光谱数据时,所述待测物所移动的距离。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述位置信息包括所述待测物水平方向移动的距离信息和/或垂直方向移动的距离信息。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述扫描过程中,采集到的高空间太赫兹光谱维采样点数量,等于第一高光谱数据光谱维采样点数量的
Figure FDA0003237888760000021
其中,Z为大于1的自然数。
5.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述扫描过程中,采集到的所有太赫兹光谱数据采样点数量,等于一次性获取目标太赫兹光谱数据采样点数量的
Figure FDA0003237888760000022
其中,XYZ为大于1的自然数。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述高空间数据的空间分辨率,等于一次性采集目标太赫兹光谱数据的空间分辨率。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一高光谱数据的光谱分辨率,等于一次性采集目标太赫兹光谱数据的光谱分辨率。
8.一种太赫兹光谱成像数据的处理装置,其特征在于,所述装置包括:
采集模块,用于对待测物进行扫描,采集初始太赫兹光谱数据;其中,所述初始太赫兹光谱数据为混合数据,所述混合数据包括高空间数据以及第一高光谱数据;所述高空间数据为低光谱分辨率数据;
提取模块,用于提取所述太赫兹光谱数据中的高空间数据以及第一高光谱数据;
重构处理模块,用于对所述高空间数据进行重构处理,得到第二高光谱数据,并将所述第一高光谱数据以及所述第二高光谱数据,作为目标太赫兹光谱数据;
其中,所述采集模块具体用于:
对待测物进行扫描,采集所述高空间数据,并根据位置信息确定采集所述第一高光谱数据,得到所述初始太赫兹光谱数据;
所述提取模块具体用于:将所述初始太赫兹光谱数据中的高光谱采样点去除,与周围低光谱分辨率太赫兹光谱数据保持一致,得到所述高空间数据;将所述初始太赫兹光谱数据中的所有低光谱分辨率太赫兹光谱数据去除,得到所述第一高光谱数据;
所述重构处理模块具体用于:
将所述第一高光谱数据作为高光谱数据库,利用所述高光谱数据库,对所述高空间数据进行重构处理,得到第二高光谱数据;将所述第二高光谱数据存储至所述初始太赫兹光谱数据中非第一高光谱数据所处空间位置,并将所述第一高光谱数据以及所述第二高光谱数据,作为目标太赫兹光谱数据。
9.一种成像系统,其特征在于,所述成像系统实现的方法包括权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机设备,其特征在于,包括存储器和处理器,存储器中存储有计算机程序,该处理器执行计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
CN201910392615.6A 2019-05-13 2019-05-13 太赫兹光谱成像数据的处理方法及装置 Active CN111928942B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910392615.6A CN111928942B (zh) 2019-05-13 2019-05-13 太赫兹光谱成像数据的处理方法及装置
PCT/CN2019/119468 WO2020228293A1 (zh) 2019-05-13 2019-11-19 太赫兹光谱成像数据的处理方法及装置
US15/930,296 US11422031B2 (en) 2019-05-13 2020-05-12 Method and apparatus for processing terahertz spectral imaging data

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910392615.6A CN111928942B (zh) 2019-05-13 2019-05-13 太赫兹光谱成像数据的处理方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111928942A CN111928942A (zh) 2020-11-13
CN111928942B true CN111928942B (zh) 2021-11-23

Family

ID=73231166

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910392615.6A Active CN111928942B (zh) 2019-05-13 2019-05-13 太赫兹光谱成像数据的处理方法及装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11422031B2 (zh)
CN (1) CN111928942B (zh)
WO (1) WO2020228293A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114037609B (zh) * 2021-10-21 2024-04-19 中国科学院沈阳自动化研究所 一种基于学习太赫兹成像逆过程的太赫兹图像超分辨算法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1431523A (zh) * 2003-01-16 2003-07-23 上海交通大学 遥感图像双线性插值小波变换融合的优化方法
CN103471715A (zh) * 2013-09-02 2013-12-25 北京航空航天大学 一种共光路组合式光场光谱成像方法及装置
CN103558160A (zh) * 2013-10-21 2014-02-05 中国科学院遥感与数字地球研究所 一种提高光谱成像空间分辨率的方法和系统
CN105334182A (zh) * 2015-12-10 2016-02-17 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 一种全光纤太赫兹准时域实时光谱仪
CN105548083A (zh) * 2015-12-08 2016-05-04 电子科技大学 双光路太赫兹时域光谱仪

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9417193B2 (en) * 2012-08-01 2016-08-16 Tatiana Globus Terahertz spectroscopy characterization with high spectral and spatial resolution for biological and chemical sensing and method of use
CN105527242B (zh) * 2014-10-27 2019-03-19 深圳先进技术研究院 一种太赫兹压缩成像系统及方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1431523A (zh) * 2003-01-16 2003-07-23 上海交通大学 遥感图像双线性插值小波变换融合的优化方法
CN103471715A (zh) * 2013-09-02 2013-12-25 北京航空航天大学 一种共光路组合式光场光谱成像方法及装置
CN103558160A (zh) * 2013-10-21 2014-02-05 中国科学院遥感与数字地球研究所 一种提高光谱成像空间分辨率的方法和系统
CN105548083A (zh) * 2015-12-08 2016-05-04 电子科技大学 双光路太赫兹时域光谱仪
CN105334182A (zh) * 2015-12-10 2016-02-17 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 一种全光纤太赫兹准时域实时光谱仪

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020228293A1 (zh) 2020-11-19
CN111928942A (zh) 2020-11-13
US11422031B2 (en) 2022-08-23
US20200363263A1 (en) 2020-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9230319B2 (en) Method of reconstructing a biological tissue image, and method and apparatus for acquiring a biological tissue image
US10552956B2 (en) Reconstruction method of biological tissue image, apparatus therefor, and image display apparatus using the biological tissue image
CN110599558B (zh) 太赫兹光谱成像的数据重构方法、装置、设备和存储介质
CN110274877A (zh) 一种基于散射介质的3d光谱成像系统及方法
CN107810524A (zh) 针对暗场和相衬ct的鲁棒重建
US9008407B2 (en) Noise reduction processing method and apparatus for a biological tissue image
EP3994516B1 (en) System and method for generating an image
Indirabai et al. Direct estimation of leaf area index of tropical forests using LiDAR point cloud
CN111928942B (zh) 太赫兹光谱成像数据的处理方法及装置
Fang et al. Recent progress and applications of Raman spectrum denoising algorithms in chemical and biological analyses: A review
CN109033949A (zh) 基于光学相干断层扫描的人脸识别方法和系统
US20150310609A1 (en) Systems and methods for regularized fourier analysis in x-ray phase contrast imaging
CN111699358A (zh) 用于光学相干断层扫描成像仪的数字转换器
CN111462077A (zh) 一种利用非线性信息熵定征生物组织的方法
Naik et al. A disentangled variational autoencoder for prediction of above ground biomass from hyperspectral data
Riera et al. Using image recognition to automate video analysis of physical processes
CN210810980U (zh) 一种超宽范围的皮肤成像设备
CN110361091B (zh) 一种空间外差光谱扫描成像方法及超光谱图像解调算法
Jin et al. Electronic eye and electronic tongue data fusion combined with a GETNet model for the traceability and detection of Astragalus
JP5712343B2 (ja) イメージングデータ処理システム
CN111291815A (zh) 基于小波包变换和支持向量机的滑坡敏感性地图绘制方法
CN110660120B (zh) 太赫兹光谱图像数据的处理方法、装置、设备和存储介质
CN117030669B (zh) 基于平面激光诱导荧光的no气体浓度检测方法、装置、计算机设备及存储介质
CN105241816A (zh) 一种太赫兹成像装置和方法
Su et al. Physics-guided terahertz computational imaging

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