CN113063733A - 一种鬼成像采样系统、方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种鬼成像采样系统、方法和装置，包括：处理器，用于依据各个光强分布规则生成多个调制指令，将每个调制指令分别发送至对应的SLM；SLM用于根据接收到的调制指令，对入射单色光的光强分布进行调制得到单色调制光；混合光调制器，用于将各个单色调制光进行混合后得到混合调制光；聚光器，用于将混合调制光聚焦于待检测物体上；混合光分离器，用于接收经待检测物体反射后的反射混合光或透射后的透射混合光，对反射混合光或透射混合光进行分离，得到各个反射单色光或透射单色光；桶探测器，用于接收对应的反射单色光或透射单色光，并进行光强测量得到对应的光强测量值；能够大大提高了采样效率，加速了采样过程，降低了采样时延。

Description

一种鬼成像采样系统、方法及装置

技术领域

本发明实施例涉及鬼成像技术领域，特别是涉及一种鬼成像采样系统、方法及装置。

背景技术

传统鬼成像系统通过一个SLM(spatial light modulator，空间光调制器)对光源产生的空间光进行调制得到调制光源信号，其中具体调制过程是受计算机控制，调制后得到的调制光源信号通过透镜聚焦后照射至物体上，并通过一个桶探测器对经物体透射的透射光或者经物体反射后的反射光进行光强测量，将测量结果作为信号光路信号与SLM调制产生的调制光源信号进行关联计算，在计算机端进行成像计算。

鬼成像的过程是一个迭代成像的过程，每进行一次SLM的调制，即可以生成不同光场分布的照射光，则可以进行一次采样。经过多次迭代，即可以通过关联计算产生待测物体的衍射图像。在该成像过程中，需要对SLM进行多次调制，每调制完成一次进行一次采样，调制的次数与成像时间程正相关性，因此整体采用时间较长，导致采样时延较长，影响成像效率。

鉴于此，如何提供一种解决上述技术问题的鬼成像采样系统、方法及装置成为本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种鬼成像采样系统、方法及装置，在使用过程中大大提高了采样效率，加速了采样过程，降低了采样时延。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种鬼成像采样系统，包括：处理器、用于输出多个不同单色光的光源、与每个所述单色光分别对应的空间光调制器SLM、混合光调制器、聚光器、混合光分离器以及多个桶探测器，其中：

所述处理器，用于依据各个光强分布规则生成多个调制指令，并将每个所述调制指令分别发送至对应的SLM；

所述SLM，用于接收对应的单色光，并根据接收到的调制指令，对所述单色光的光强分布进行调制，并将得到单色调制光输出至所述混合光调制器；

所述混合光调制器，用于将各个所述单色调制光进行混合后得到混合调制光，并将所述混合调制光输出至所述聚光器；

所述聚光器，用于将所述混合调制光聚焦于待检测物体上；

所述混合光分离器，用于接收经所述待检测物体反射后的反射混合光或透射后的透射混合光，并对所述反射混合光或所述透射混合光进行分离，得到各个反射单色光或透射单色光；

所述桶探测器，用于接收对应的反射单色光或透射单色光，并进行光强测量得到对应的光强测量值。

可选的，所述处理器，具体用于依据随机算法得到多个光强分布规则，并根据各个所述光强分布规则生成多个调制指令，将每个所述调制指令分别发送至对应的SLM。

可选的，所述混合光分离器，具体用于接收经所述待检测物体反射后的反射混合光或透射后的透射混合光，并根据与每个所述单色光分别对应的频率对所述反射混合光或所述透射混合光进行分离，得到各个反射单色光或透射单色光。

可选的，所述光源包括多个单色光源，各个所述单色光源分别输出对应的单色光。

可选的，所述聚光器为透镜。

本发明实施例还提供了一种鬼成像采样方法，包括：

依据与每路不同的单色光分别对应的光强分布规则，对各路所述单色光的光强分布进行调制，得到各个单色调制光；

将各个单色调制光进行混合后得到混合调制光；

将所述混合调制光聚焦至待测物体上；

对经所述待测物体反射的反射混合光或透射的透射混合光进行分离，得到各个反射单色光或透射单色光；

对各个所述反射单色光或透射单色光进行光强测量，得到对应的光强测量值。

可选的，在所述依据与每路单色光分别对应的光强分布规则，对各路所述单色光的光强分布进行调制之前，还包括：

依据随机算法得到与每路单色光分别对应的光强分布规则。

可选的，所述对经所述待测物体反射的反射混合光或透射的透射混合光进行分离，得到各个反射单色光或透射单色光的过程为：

根据与每个所述单色光分别对应的频率对经所述待测物体反射的反射混合光或透射的透射混合光进行分离，得到与每个所述频率分别对应的各个反射单色光或透射单色光。

可选的，还包括：

判断所得到的光强测量值总数是否达到预设采用值，若是，则结束采集；若否，则返回执行所述依据随机算法得到与每路单色光分别对应的光强分布规则的步骤。

本发明实施例还提供了一种鬼成像采样装置，包括：

调制模块，用于依据与每路不同的单色光分别对应的光强分布规则，对各路所述单色光的光强分布进行调制，得到各个单色调制光；

混合模块，用于将各个单色调制光进行混合后得到混合调制光；

聚焦模块，用于将所述混合调制光聚焦至待测物体上；

分离模块，用于对经所述待测物体反射的反射混合光或透射的透射混合光进行分离，得到各个反射单色光或透射单色光；

测量模块，用于对各个所述反射单色光或透射单色光进行光强测量，得到对应的光强测量值。

本发明实施例提供了一种鬼成像采样系统、方法和装置，包括：处理器，用于依据各个光强分布规则生成多个调制指令，并将每个调制指令分别发送至对应的SLM；SLM，用于根据接收到的调制指令，对入射单色光的光强分布进行调制得到单色调制光；混合光调制器，用于将各个单色调制光进行混合后得到混合调制光；聚光器，用于将混合调制光聚焦于待检测物体上；混合光分离器，用于接收经待检测物体反射后的反射混合光或透射后的透射混合光，并对反射混合光或透射混合光进行分离，得到各个反射单色光或透射单色光；桶探测器，用于接收对应的反射单色光或透射单色光，并进行光强测量得到对应的光强测量值。

可见，本发明中光源输出多个单色光，并通过多个SLM分别根据各自接收到的调制指令对入射单色光的光强分布进行调节，然后再通过混合光调制器对各个单色调制光进行混合，通过聚光器将混合后的混合调制光聚焦于待测物体上，然后再通过混合光分离器将经待测物体反射或透射的反射混合光或透射混合光进行分离，得到多个反射单色光或透射单色光，每一路反射单色光或透射单色光入射至一个桶探测器中，各个桶探测器分别对接收到的反射单色光或透射单色光进行光强测量，从而得到多个光强测量值，本发明能够同时对多个单色光进行调制，一次测量即可得到多个光测量值，大大提高了采样效率，加速了采样过程，降低了采样时延。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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的附图。

图1为本发明实施例提供的一种鬼成像采样系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种鬼成像采样系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种鬼成像采样方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种鬼成像采样装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种鬼成像采样系统、方法及装置，在使用过程中大大提高了采样效率，加速了采样过程，降低了采样时延。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1为本发明实施例提供的一种鬼成像采样系统的结构示意图。

该鬼成像采样系统包括：处理器1、用于输出多个不同单色光的光源2、与每个单色光分别对应的空间光调制器SLM 3、混合光调制器4、聚光器5、混合光分离器6以及多个桶探测器7，其中：

处理器1，用于依据各个光强分布规则生成多个调制指令，并将每个调制指令分别发送至对应的SLM；

SLM 3，用于接收对应的单色光，并根据接收到的调制指令，对单色光的光强分布进行调制，并将得到单色调制光输出至混合光调制器；

混合光调制器4，用于将各个单色调制光进行混合后得到混合调制光，并将混合调制光输出至聚光器；

聚光器5，用于将混合调制光聚焦于待检测物体A上；

混合光分离器6，用于接收经待检测物体A反射后的反射混合光或透射后的透射混合光，并对反射混合光或透射混合光进行分离，得到各个反射单色光或透射单色光；

桶探测器7，用于接收对应的反射单色光或透射单色光，并进行光强测量得到对应的光强测量值。

需要说明的是，本发明实施例中的光源1用于输出多个不同的单色光(例如N路不同的单色光)，每个单色光对应一个SLM 3，并且处理器1根据各个光强分布规则同时对每个SLM 3分别进行控制，以使每个SLM 3能够同时独立的对各自接收到的单色光的光强分布进行调制，在每个SLM 3对各自接收到的单色光调制完成后，将各个单色调制光均输入至混合光调制器4中，混合光调制器4在接收到各个单色调制光后，将各个单色调制光进行混合，形成一束混合调制光，并将该混合调制光输出至聚光器5，聚光器5对接收到的混合调制光聚焦于待检测物体A上，混合调制光在经待检测物体的反射或者透射后，得到反射混合光或透射混合光，其中，反射混合光或透射混合光均包括待检测物体A的信息，具体是对反射混合光进行后续处理，还是对透射混合光进行后续处理则根据实际需要进行确定，也即在根据实际需要确定对需要对待检测物体A的反射混合光进行处理时，则可以将混合光分离器6设置在反射光路上，在确定出需要对待检测物体A的透射混合光进行处理时，则将混合光分离器6设置在透射光路上，具体如何设置根据实际需求确定。混合光分离器6主要是对接收到的反射混合光或透射混合光进行光束分离，得到多个反射单色光或多个透射单色光，反射单色光的数量与透射单色光的数量与光源输出的单色光的数量相同，然后每个反射单色光或每个透射单色光分别输入至各自对应的桶探测器7中；每个桶探测器7对各自接收到的反射单色光或透射单色光进行光强测量，得到对应的光强测量值。也即，本发明中处理器1能够同时对多个SLM 3进行控制，以便多个SLM 3能够同时对各自接收到的单色光的光强分布进行调制，以使最终多个桶探测器7也能够同时对各自接收到的反射单色光或透射单色光进行光强测量，得到多个光强测量值，本发明通过并行的方式能够同时得到多个采样结果，从而可以提高采样效率，缩短采样时延。

其中，如图2所示，本发明实施例中的光源2具体可以包括多个不同的单色光源20，各个单色光源分别输出对应的单色光至对应的SLM 3上，并且本发明实施例中的聚光器5具体可以采样透镜51实现。

进一步的，处理器1，具体用于依据随机算法得到多个光强分布规则，并根据各个光强分布规则生成多个调制指令，将每个调制指令分别发送至对应的SLM。

具体的，本发明实施例中可以预先设置处理器1获取各个光强分布规则的算法，具体可以通过随机算法得到与每路单色光各自对应的光强分布规则，然后再根据各个光强分布规则生成对应的调制指令，以对各个SLM 3分别进行控制。

另外，由于在光传输过程中频率基本不变，因此本发明实施例中的混合光分离器6在对接收到的反射混合光或透射混合光进行分离时，可以根据与每个单色光分别对应的频率对反射混合光或透射混合光进行分离，从而准确的得到各个反射单色光或各个透射单色光。

另外，还需要说明的是，具体可以根据预设的采样结果总量来确定需要采集的光强测量值数量，在当前所得到的各个光强测量值的数量没有达到采样结果总量时，可以继续通过处理器1进一步确定出各个光强分布规则，然后继续对各个SLM 3进行控制以开启新的一轮采样，例如进行了M次采样，则能够得到N×M个光强测量值，也即得到N×M个采样结果。其中，N和M的具体数值可以根据实际需要进行确定，本发明实施例对此不做特殊限定。

可见，本发明中光源输出多个单色光，并通过多个SLM分别根据各自接收到的调制指令对入射单色光的光强分布进行调节，然后再通过混合光调制器对各个单色调制光进行混合，通过聚光器将混合后的混合调制光聚焦于待测物体上，然后再通过混合光分离器将经待测物体反射或透射的反射混合光或透射混合光进行分离，得到多个反射单色光或透射单色光，每一路反射单色光或透射单色光入射至一个桶探测器中，各个桶探测器分别对接收到的反射单色光或透射单色光进行光强测量，从而得到多个光强测量值，本发明能够同时对多个单色光进行调制，一次测量即可得到多个光测量值，大大提高了采样效率，加速了采样过程，降低了采样时延。

在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种鬼成像采样方法，具体请参照图3。该方法包括：

S110：依据与每路不同的单色光分别对应的光强分布规则，对各路单色光的光强分布进行调制，得到各个单色调制光；

具体的，本发明实施例中可以通过光源输出多个不同的单色光(例如N路不同的单色光)，并且每路单色光分别对应一个光强分布规则，具体可以根据各个光强分布规则同时对各路单色光的光强分布进行调制，实际应用中可以通过处理器来控制与每个单色光各自对应SLM，以使每个SLM能够同时独立的对各自接收到的单色光的光强分布进行调制，得到各个单色调制光。

S120：将各个单色调制光进行混合后得到混合调制光；

具体的，在得到各个单色调制光后，可以将各个单色调制光进行混合，具体可以将各个单色调制光均输入至混合光调制器中，通过混合光调制器对接收到各个单色调制光进行混合，形成一束混合调制光。

S130：将混合调制光聚焦至待测物体上；

具体的，在得到混合调制光后，使该混合调制光聚焦于待检测物体上，具体可以通过聚光器将该混合调制光聚焦于待检测物体上，混合调制光在经待检测物体的反射或者透射后，得到反射混合光或透射混合光，其中，反射混合光或透射混合光均包括待检测物体的信息。

S140：对经待测物体反射的反射混合光或透射的透射混合光进行分离，得到各个反射单色光或透射单色光；

具体的，对反射混合光或透射混合光进行光束分离，得到多个反射单色光或多个透射单色光，反射单色光的数量与透射单色光的数量与光源输出的单色光的数量相同，并且实际应用中可以采用混合光分离器对反射混合光或透射混合光进行光束分离。

需要说明的是，具体是对反射混合光进行后续处理，还是对透射混合光进行后续处理则根据实际需要进行确定，也即在根据实际需要确定对需要对待检测物体的反射混合光进行处理时，则可以将混合光分离器设置在反射光路上，在确定出需要对待检测物体的透射混合光进行处理时，则将混合光分离器设置在透射光路上，具体如何设置根据实际需求确定。

S150：对各个反射单色光或透射单色光进行光强测量，得到对应的光强测量值。

具体的，在得到多个反射单色光和多个透射单色光后，可以将每个反射单色光或每个透射单色光分别输入至各自对应的桶探测器中，以便每个桶探测器对各自接收到的反射单色光或透射单色光进行光强测量，得到对应的光强测量值。

进一步的，在上述S110依据与每路单色光分别对应的光强分布规则，对各路单色光的光强分布进行调制之前，该方法还可以包括：

依据随机算法得到与每路单色光分别对应的光强分布规则。

也即，本发明实施例中可以预先设置获取各个光强分布规则的算法，具体可以通过随机算法得到与每路单色光各自对应的光强分布规则，然后再根据各个光强分布规则对各路单色光进行光强分布的调制。

更进一步的，对经待测物体反射的反射混合光或透射的透射混合光进行分离，得到各个反射单色光或透射单色光的过程，具体可以为：

根据与每个单色光分别对应的频率对经待测物体反射的反射混合光或透射的透射混合光进行分离，得到与每个频率分别对应的各个反射单色光或透射单色光。

进一步的，该方法还可以包括：

判断所得到的光强测量值总数是否达到预设采用值，若是，则结束采集；若否，则返回执行依据随机算法得到与每路单色光分别对应的光强分布规则的步骤。

还需要说明的是，具体可以根据预设的采样结果总量来确定需要采集的光强测量值数量，在当前所得到的各个光强测量值的数量没有达到采样结果总量时，可以继续进一步确定出各个光强分布规则，然后继续对各个单色光进行调制以开启新的一轮采样，直至采集到的光强测量值的总数量达到光强测量值总数。具体的，例如进行了M次采样，则能够得到N×M个光强测量值，也即得到N×M个采样结果。其中，N和M的具体数值可以根据实际需要进行确定，本发明实施例对此不做特殊限定。

可见，本发明能够同时对多个单色光进行调制，一次测量即可得到多个光测量值，也即能够通过并行的方式能够同时得到多个采样结果，从而大大提高了采样效率，加速了采样过程，降低了采样时延。

在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种鬼成像采样装置，具体请参照图4。该装置包括：

调制模块21，用于依据与每路不同的单色光分别对应的光强分布规则，对各路单色光的光强分布进行调制，得到各个单色调制光；

混合模块22，用于将各个单色调制光进行混合后得到混合调制光；

聚焦模块23，用于将混合调制光聚焦至待测物体上；

分离模块24，用于对经待测物体反射的反射混合光或透射的透射混合光进行分离，得到各个反射单色光或透射单色光；

测量模块25，用于对各个反射单色光或透射单色光进行光强测量，得到对应的光强测量值。

需要说明的是，本发明实施例中所提供的鬼成像采样装置具有与上述鬼成像采样方法相同的有益效果，对于本发明实施例中所涉及到的鬼成像采样方法的具体介绍请参照上述实施例，本发明在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种鬼成像采样系统，其特征在于，包括：处理器、用于输出多个不同单色光的光源、与每个所述单色光分别对应的空间光调制器SLM、混合光调制器、聚光器、混合光分离器以及多个桶探测器，其中：

所述处理器，用于依据各个光强分布规则生成多个调制指令，并将每个所述调制指令分别发送至对应的SLM；

所述SLM，用于接收对应的单色光，并根据接收到的调制指令，对所述单色光的光强分布进行调制，并将得到单色调制光输出至所述混合光调制器；

所述混合光调制器，用于将各个所述单色调制光进行混合后得到混合调制光，并将所述混合调制光输出至所述聚光器；

所述聚光器，用于将所述混合调制光聚焦于待检测物体上；

所述混合光分离器，用于接收经所述待检测物体反射后的反射混合光或透射后的透射混合光，并对所述反射混合光或所述透射混合光进行分离，得到各个反射单色光或透射单色光；

所述桶探测器，用于接收对应的反射单色光或透射单色光，并进行光强测量得到对应的光强测量值。

2.根据权利要求1所述的鬼成像采样系统，其特征在于，所述处理器，具体用于依据随机算法得到多个光强分布规则，并根据各个所述光强分布规则生成多个调制指令，将每个所述调制指令分别发送至对应的SLM。

3.根据权利要求1所述的鬼成像采样系统，其特征在于，所述混合光分离器，具体用于接收经所述待检测物体反射后的反射混合光或透射后的透射混合光，并根据与每个所述单色光分别对应的频率对所述反射混合光或所述透射混合光进行分离，得到各个反射单色光或透射单色光。

4.根据权利要求1所述的鬼成像采样系统，其特征在于，所述光源包括多个单色光源，各个所述单色光源分别输出对应的单色光。

5.根据权利要求4所述的鬼成像采样系统，其特征在于，所述聚光器为透镜。

6.一种鬼成像采样方法，其特征在于，包括：

依据与每路不同的单色光分别对应的光强分布规则，对各路所述单色光的光强分布进行调制，得到各个单色调制光；

将各个单色调制光进行混合后得到混合调制光；

将所述混合调制光聚焦至待测物体上；

对经所述待测物体反射的反射混合光或透射的透射混合光进行分离，得到各个反射单色光或透射单色光；

对各个所述反射单色光或透射单色光进行光强测量，得到对应的光强测量值。

7.根据权利要求6所述的鬼成像采样方法，其特征在于，在所述依据与每路单色光分别对应的光强分布规则，对各路所述单色光的光强分布进行调制之前，还包括：

依据随机算法得到与每路单色光分别对应的光强分布规则。

8.根据权利要求6所述的鬼成像采样方法，其特征在于，所述对经所述待测物体反射的反射混合光或透射的透射混合光进行分离，得到各个反射单色光或透射单色光的过程为：

根据与每个所述单色光分别对应的频率对经所述待测物体反射的反射混合光或透射的透射混合光进行分离，得到与每个所述频率分别对应的各个反射单色光或透射单色光。

9.根据权利要求7所述的鬼成像采样方法，其特征在于，还包括：

判断所得到的光强测量值总数是否达到预设采用值，若是，则结束采集；若否，则返回执行所述依据随机算法得到与每路单色光分别对应的光强分布规则的步骤。

10.一种鬼成像采样装置，其特征在于，包括：

调制模块，用于依据与每路不同的单色光分别对应的光强分布规则，对各路所述单色光的光强分布进行调制，得到各个单色调制光；

混合模块，用于将各个单色调制光进行混合后得到混合调制光；

聚焦模块，用于将所述混合调制光聚焦至待测物体上；

分离模块，用于对经所述待测物体反射的反射混合光或透射的透射混合光进行分离，得到各个反射单色光或透射单色光；

测量模块，用于对各个所述反射单色光或透射单色光进行光强测量，得到对应的光强测量值。

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