CN114200425B - 一种隐蔽目标的三维成像系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隐蔽目标的三维成像系统，由单光子三维成像系统和图像处理系统组成，所述三维成像系统包括共孔径扫描模块、单光子计数模块和同步控制模块，同步控制模块由光触发单元、激光输出单元和扫描控制单元组成，共孔径扫描模块由振镜扫描单元和正交偏振分光单元组成，单光子计数模块由单光子探测器和光子计数单元组成，图像处理系统用于对光子计数数据进行变换处理，通过基于计算成像的重建算法，从中间面三次漫反射光信号的光子计数数据中恢复出隐蔽目标的空间位置信息和三维形状信息；还公开了其成像方法；本发明具有共孔径扫描和正交偏振抑制噪声的特征，结构简单紧凑，可实现对视域外隐蔽目标的空间位置和三维形状进行恢复重建。
Description
技术领域
本发明属于激光三维成像领域，具体涉及一种对隐蔽(视域外)目标进行探测和控制的系统以及图像处理方法。
背景技术
传统的光学成像技术只能探测光线达到范围之内的区域，对于视野之外目标往往无能为力。随着激光探测和图像处理技术的快速发展，特别是新兴的单光子传感器和先进的计算成像技术的应用，产生了前所未有的成像能力，使得对隐蔽目标的探测成为可能。非视域成像(NLOS)技术即是一种针对隐蔽目标成像的光学成像技术，以实现对视线外区域的探测和重建。NLOS成像在自动驾驶、灾难救援、医学成像等方面都有着广阔的应用前景。例如，检测拐角处的物体可以使自动驾驶车辆避免碰撞；在不需要进入危险环境的情况下对人员进行检测和定位，使救援行动更安全、更有效；在医疗检查如内窥镜中，对难以直接观察的病灶区域进行检测等。
在传统的光学成像方法中，目标处于探测器的直接探测范围内，光子由光源发出，直接在目标的表面发生反射，然后被探测器所接收，也就是“视域内成像”；而对于隐藏目标(即不在探测器直接探测范围内的目标)，其反射的光子无法直接被探测器所接收，而依赖于中继面的二次反射，也就是“非视域成像”。
从2009年MIT Media Lab的Rasker首次提出NLOS成像的概念，十余年来，针对NLOS问题提出了各种解决办法，涵盖了从先进测量系统(如条纹相机，单光子APD，TOF相机等)到计算重建算法(如线性反演模型，相干模型，波动光学模型等)等多个学科领域。
然而，目前NLOS成像在实践中的应用仍然非常有限，其面临的挑战主要有：
1，在记录的光子中只有极少数携带了估计隐藏目标所需的信息。当存在较强的外部信号时，需要具有高动态范围或门控能力的单光子探测器来对这些间接散射的光子进行高灵敏度探测。
2，仅从强度测量来估计隐藏目标的三维形状和外观是很困难的，通常需要先进的成像系统实现皮秒级精确的时间分辨测量，并对成像场景进行数学先验处理。
3，在NLOS成像中的物理模型通常都是非常复杂的，需要高效的计算解决方案以在合理的时间和内存资源限度内实现目标信息的估计和重建。
本质上，可以将NLOS成像看作是一个逆问题的求解，即基于漫反射中的回波估计隐藏目标的原始信息，结合计算成像技术，通过模拟光传输来恢复隐藏场景，实现对目标位置，运动状态甚至几何结构的估计和重建。根据现有技术的传感模式，我们可以将NLOS成像分为三类：基于飞行时间(TOF)的方法、基于相干性的方法和基于强度的方法。
1，基于TOF的方法：在NLOS成像的各种研究中，基于TOF的技术是最受欢迎的，在隐藏目标的形状估计和重建上有很好的效果。当光子由光源发出时，第一次反射发生在附近的墙壁或地板(即中继面)上，然后在遮挡后的隐藏目标上发生第二次反射，最后再次通过视线范围内的墙壁或地板发生第三次反射并返回探测系统。虽然我们无法从第一次反射的光子中获取隐藏目标的信息，但往往可以从第三次反射的光子中解析隐藏场景的分布。由于三次反射光子的数量很少，因而信噪比也很小，往往需要依赖于超快激光和高速高灵敏探测器来实现皮秒量级的精确时间分辨测量和光子计数。
2，基于相干性的方法：虽然返回光子所包含的隐藏目标信息大部分都在中继墙上发生漫反射时丢失，但光的一些相干性却被保留了下来。基于相干性的方法就是利用了相干保留了隐藏场景信息这一特征来恢复隐藏目标。基于相干性的方法通常利用散斑图或漫反射光的空间相关性。由于光的空间相干性通过中继面的漫反射得以保留，这种重建技术可以应用于NLOS成像。相干在自由空间中的传播可以近似成封闭形式。这使得空间相干度测量可以被表示为类似线性反演模型的形式，表征了空间相干函数在空间和散射中的传播。这个逆问题可以用包含先验(如稀疏性和总变化)的最小二乘误差的和正则化的极小化来解决。利用空间相干性，可以从空间相干函数的相位估计非相干光源到探测器的距离。
3，基于强度的方法：基于强度的实时无源技术使用廉价的传统相机，可以在未知的室内和室外环境中运行，并且额外的照明不是必须的。利用传统相机对漫反射表面进行探测需要极高灵敏度。因此，大多数使用传统相机基于强度的NLOS方法都需要利用一些额外的辅助条件，比如运动和遮挡。空间变化的遮挡引起的强度变化，增加了光线传输矩阵的秩。利用先验的地面反照率，通过估计环境光照，可以从一次测量中估算出隐藏目标的一维角度位置。如果利用更复杂的遮挡，利用隐藏目标的稀疏运动估计未知遮挡，也可以实现隐藏场景的重建。
发明内容
本发明的目的之一是为了解决上述问题，提供一种对隐蔽目标探测、控制及图像处理的系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种隐蔽目标的三维成像系统，由单光子三维成像系统和图像处理系统组成，其中所述单光子三维成像系统包括共孔径扫描模块、单光子计数模块和同步控制模块；所述的同步控制模块由光触发单元、激光输出单元和扫描控制单元组成，用于对各路信号进行同步控制，为共孔径扫描模块提供振镜扫描控制信号和激光光信号，并为单光子计数模块提供光触发参考信号；所述的共孔径扫描模块由振镜扫描单元和正交偏振分光单元组成，用于对激光光信号的投射和探测实现共孔径收发和扫描，对发射和接收的激光光信号进行分离，并通过振镜扫描控制信号控制扫描振镜进行激光投射和接收视场在中间面上的扫描；所述的单光子计数模块由单光子探测器和光子计数单元组成，用于对光信号进行探测，并根据光触发参考信号输出光子计数数据给图像处理系统；所述的图像处理系统用于对光子计数数据进行变换处理，通过基于计算成像的重建算法，从中间面三次漫反射光信号的光子计数数据中恢复出隐蔽目标的空间位置信息和三维形状信息。
所述的一种隐蔽目标的三维成像系统，其扫描控制单元控制扫描振镜按指定角度和速度对入射激光光束进行偏转和投射；所述的激光输出单元输出激光光束，并在分光后分别入射至所述光触发单元和共孔径扫描模块；所述光触发单元对所述激光光束进行实时探测响应，并作为光触发参考信号输出至单光子计数模块。
所述的一种隐蔽目标的三维成像系统，其光触发单元包括一个用于接收激光输出单元分光入射的激光光束并产生光触发电信号的光电二极管，和一个用于接收所述光电二极管产生的光触发电信号并将延迟指定时间后的门控信号输出至单光子计数模块的延迟器。
所述的一种隐蔽目标的三维成像系统，其振镜扫描单元按指定角度和速度将入射激光光束偏转和投射至中间反射面，并接收中间反射面返回的三次漫反射光信号；所述的正交偏振分光单元接收所述激光光束和三次漫反射光信号进行偏振分光，并将分光后的三次漫反射光信号入射至单光子计数模块。
所述的一种隐蔽目标的三维成像系统，其正交偏振分光单元包括用于抑制由于内反射所产生的杂散光的一对正交关系偏振片，和用于将发射激光光束和接收三次漫反射光信号分离，并将三次漫反射光信号输出至单光子计数模块的一个偏振分光棱镜，所述偏振分光棱镜的透射方向与第一片偏振片方向相同，反射方向与第二片偏振片方向相同。
所述的一种隐蔽目标的三维成像系统，其单光子探测器对三次漫反射光信号进行高灵敏度探测，并接收经延迟后的门控信号，对探测周期内的指定时间范围进行响应；所述的光子计数单元对单光子探测器的探测信号以光触发信号为参考进行计数，并将计数结果输出至图像处理系统。
本发明的目的之二是提供一种隐蔽目标的三维成像方法，对单光子三维成像系统的隐蔽目标三维重建计算，包括如下步骤：
激光输出单元分别输出激光光束和参考光束；
激光光束入射共孔径扫描模块，通过正交偏振分光单元产生偏振光，并通过振镜扫描单元以指定角度和速度进行偏转和投射，对中间面进行扫描；
扫描的激光光束在中间面上发生漫反射，漫反射光照射到视域外空间的隐蔽目标上，在表面再次发生漫反射，其二次漫反射光返回到中间面上，并发生第三次漫反射；
中间面上的三次漫反射光信号通过共孔径扫描模块收集，与输出激光光束的正交偏振分量通过正交偏振分光单元与输出激光光束分离，输出至单光子探测器；
激光输出单元和单光子探测器分别与正交偏振分光单元通过光纤传输光信号，正交偏振分光单元和振镜扫描单元通过自由空间传输光信号；
参考光束入射光触发单元，产生两路信号：一路直接输出至光子计数单元作为计数参考信号，一路经过延迟器延迟指定时间后作为门控信号输出至单光子探测器，单光子探测器在门控信号控制下，对探测周期内的指定时间范围进行响应，并将响应的探测信号输出至光子计数单元，光子计数单元对探测信号以光触发信号为参考进行计数，并将计数结果输出至图像处理系统；
图像处理系统对光子计数数据进行变换处理，通过基于计算成像的重建算法，从中间面三次漫反射光信号的光子计数数据中恢复出隐蔽目标的空间位置信息和三维形状信息。
所述的一种隐蔽目标的三维成像方法，其图像处理方法通过图像处理系统对所述光子计数数据进行处理，包括：根据当前输入光子计数数据获取时空分布的瞬态图像；通过预处理删减背景噪声光子；通过重采样变换获取优化函数；通过凸优化全局最小化求解，获得优化函数的惩罚最大似然估计；通过重采样变换恢复目标图像。
本发明的有益效果是：本发明能够应用于对视线外区域隐蔽目标的探测和三维重建，可获取视线外区域隐蔽目标的空间分布位置和形状；采用单光子探测器可以实现对中间面极微弱三次漫反射光信号的探测；基于计算成像的图像处理算法，可以实现从三次漫反射光信号中恢复隐蔽目标的空间位置和三维形状。
附图说明
图1为本发明系统结构示意图；
图2为本发明三维成像方法的图像处理流程图；
图3为本发明的原理图。
各附图标记为：1—图像处理系统，2—单光子计数模块，21—单光子探测器，22—光子计数单元，3—共孔径扫描模块，31—振镜扫描单元，32—正交偏振分光单元，321—偏振片，322—偏振分光棱镜，4—同步控制模块，41—光触发单元，411—光电二极管，412—延迟器，42—激光输出单元，43—扫描控制单元。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参照图1所示，本发明公开的一种隐蔽目标的三维成像系统，该成像系统包括单光子三维成像系统和图像处理系统1，其中，单光子三维成像系统包括共孔径扫描模块3、单光子计数模块2和同步控制模块4。
其中，同步控制模块4用于对各路信号进行同步控制，为共孔径扫描模块3提供振镜扫描控制信号和激光光信号，并为单光子计数模块2提供光触发参考信号。其包含三个单元：扫描控制单元43、激光输出单元42和光触发单元41。其中，扫描控制单元43包括一台数据采集卡(DAQ)，用于控制扫描振镜按指定角度和速度对入射激光光束进行偏转和投射；激光输出单元42包括一台激光器(532nm,1MHz,300ps,200mW)和一个分束器(分光比1:99)，用于将输出激光光束分光后分别入射至光触发单元41和共孔径扫描模块3；光触发单元41包括一个光电二极管411和一个延迟器412，用于接收参考激光光束产生光触发电信号，并输出至单光子计数模块2，激光输出单元42(激光器)发射的激光经分束器分为两束，一束到光电二极管411，一束到输出端光纤耦合器，通过光纤输出到扫描端光纤耦合器，然后进入振镜扫描单元31，即光触发信号包括两路，一路由参考激光光束直接触发，作为光触发参考信号输出至单光子计数模块2的光子计数单元22，一路通过延迟器412后，产生延迟指定时间后的门控信号，输出至单光子计数模块2的单光子探测器21。
其中，共孔径扫描模块3用于控制激光光束在中间面上的扫描，并接收中间面返回的三次漫反射光信号。其包含两个单元：振镜扫描单元31和正交偏振分光单元32。其中，振镜扫描单元31包括一套XY扫描高速振镜，用于按指定角度和速度将入射激光光束偏转和投射至中间反射面，并接收中间反射面返回的三次漫反射光信号；正交偏振分光单元32包括一对正交关系的偏振片321，用于抑制由于内反射所产生的杂散光，和一个偏振分光棱镜322，用于将发射激光光束和接收三次漫反射光信号分离，并将三次漫反射光信号输出至单光子计数模块2，其透射方向与第一片偏振片321方向相同，反射方向与第二片偏振片321方向相同。
其中，单光子计数模块2用于对三次漫反射光信号进行探测，并根据光触发参考信号输出光子计数数据至图像处理系统1。其包含两个单元：单光子探测器21和光子计数单元22(时间相关单光子计数器)。其中，单光子探测器21包括一台单光子探测器，用于对三次漫反射光信号进行高灵敏度探测，其受到光触发单元41输出的门控信号控制，可以对探测周期内的指定时间范围进行响应；光子计数单元22包括一台时间相关单光子计数器(TCSPC)，用于对单光子探测器21的探测响应信号进行计数，其以光触发单元41输出的参考信号为同步参考，并将计数结果输出至图像处理系统1。
其中，图像处理方法用于对光子计数数据进行变换处理，通过基于计算成像的重建算法，从中间面三次漫反射光信号的光子计数数据中恢复出隐蔽目标的空间位置信息和三维形状信息。
通过图像处理系统1对所述光子计数数据进行处理，包括：
201、根据当前输入光子计数数据获取时空分布的瞬态图像。
202、通过预处理删减背景噪声光子。
203、通过重采样变换获取优化函数。
204、通过凸优化全局最小化求解，获得优化函数的惩罚最大似然估计。
205、通过重采样变换恢复目标图像。其流程如图2所示。
可以理解的是，目前公布的隐蔽目标三维成像系统，基于其原理，常采用分孔径扫描的方式，物理模型非常复杂，需要高效的计算重建算法；其核心单光子三维成像系统常受困于系统内部多次内反射杂散光的影响，造成实际信号(三次漫反射光信号)探测困难，依赖高动态范围或门控能力的单光子探测器来进行高灵敏度探测；其间接散射的光子极其微弱，单纯基于硬件系统通常难以实现高效率的探测，需要针对该少量回波光子的应用提供算法支撑。
根据本发明要解决的技术问题，本发明所提供的隐蔽目标三维成像系统，采用共孔径扫描的方式对物理模型进行了简化，极大的减少了重建算法的计算复杂度；采用正交偏振的方式抑制了内部多次反射杂散光，可将其降低两个数量级；采用基于稀疏泊松强度重构(SPIRAL)的迭代三维反褶积算法处理凸优化问题，提升了在极微弱间接散射回波信号下隐蔽目标空间位置和三维形状图像重建的信噪比。
下面以具体的例子对本发明提供的隐蔽目标三维成像系统进行描述。
步骤1，隐蔽(视域外)场景的搭建：隐蔽场景通过隔离板和单光子三维成像系统分隔开，在视域范围内无法直接观测到隐蔽目标，而是通过中间面进行间接探测。中间面为一均匀白色粗糙墙壁，其反射特性可以近似认为是朗伯面。隐蔽目标为一对英文字母T和S，其表面覆盖白色粗糙白纸，其反射特性同样可以近似认为是朗伯面。隐蔽目标大小皆为28cm，距离墙面分别为55cm(字母S)和75cm(字母T)。单光子三维成像系统距离墙面为1.8m，扫描的墙面区域面积为0.5×0.5m2。
步骤2，单光子三维成像系统扫描和数据获取：我们采用逐行扫描的方式对墙面区域进行扫描，扫描方案为64×64，单点数据采集时间为0.1s，完成单帧扫描过程约为6.8min。激光重复频率为1MHz，脉宽为300ps。为消除中间面上一次漫反射光信号的影响，门控时间设置为14ns。TCSPC时间分辨率为16ps，输出数据模式为T3模式(输出每个探测周期中光子响应的TOF时间)。
步骤3，计算重建恢复隐蔽目标三维信息：时空分布的瞬态图像模型可以根据下式描述：时空分布的瞬态图像模型可以根据下式描述：
其中，ρ(x,y,z)是隐藏空间内每个点的反射率，xl,yl是中继面上激光脉冲入射点ω1的位置，x′,y′是中继面上探测器记录点ω2的位置，辐射项1/r4表征了目标和ω1,ω2之间距离r的平方距离衰减。狄拉克函数δ表征了飞行时间t和距离r的关系；
将通过单光子三维成像系统获取的TOF数据进行预处理，以删减背景噪声光子。对于每个像素(x,y)，计算每个像素的秩排序均值(ROM)。ROM统计量首先使用8个相邻像素的到达时间测量值计算，记为t(x1,y1),......,t(x8,y8)，其分别为相邻8个像素到达时间的中值。然后计算其和当前像素每个光子(l＝1,2,……,ki,j)的到达时间tl(x,y)的差值绝对值，|t(x1,y1)-tl(x,y)|,……,|t(x8,y8)-tl(x,y)|，对其进行升序排列，取前四个差值绝对值的总和作为ROMl(x,y)。利用二值假设检验对(x,y)处的每个光子检测进行分类，若：
则认为该光子为噪声光子，予以剔除。反之，则认为该光子为信号光子，予以保留。对每个像素(x,y)的每个光子(l＝1,2,……,ki,j)进行处理后，可以得到保留信号光子集合Ui,j。若ki,j＝0，则设置
将删减背景噪声光子后的数据进行重采样变换。令u＝z2,v＝t2c2/4，则瞬态图像模型可以变换为：
再令h(x′-x,y′-y,u-v)＝δ((x′-x)2+(y′-y)2+u-v),则将瞬态图像模型变换至频域可以表示为：
Rtτ＝HRzρ
采用凸优化全局最小化求解，获得优化函数的惩罚最大似然估计。隐藏空间反射率估计的负对数似然函数为：
La(ρ|τ,H)＝-logRtτ
使用凸优化算法进行全局最小化求解。通过求解带范数的最小化问题，加上一个惩罚非平滑性的项，可从噪声数据中获得目标反射率图像的惩罚最大似然估计：
其中，τA是正则化参数，‖.‖代表TV范数。使用基于稀疏泊松强度重构(SPIRAL)的迭代三维反褶积算法求解，获得优化函数的惩罚最大似然估计。
最后，可以通过下式的重采样变换恢复目标图像：
通过重采样变换，恢复视域外空间中隐蔽目标的空间位置和三维形状。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。本领域的普通技术人员应当理解：可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种隐蔽目标的三维成像系统，其特征在于：由单光子三维成像系统和图像处理系统（1）组成，所述单光子三维成像系统包括共孔径扫描模块（3）、单光子计数模块（2）和同步控制模块（4）；
所述的同步控制模块（4）由光触发单元（41）、激光输出单元（42）和扫描控制单元（43）组成，为共孔径扫描模块（3）提供振镜扫描控制信号和激光光信号，并为单光子计数模块（2）提供光触发参考信号；
所述的共孔径扫描模块（3）由振镜扫描单元（31）和正交偏振分光单元（32）组成，用于对激光光信号的投射和探测实现共孔径收发和扫描，对发射和接收的激光光信号进行分离，并通过振镜扫描控制信号控制扫描振镜进行激光投射和接收视场在中间面上的扫描；所述的振镜扫描单元（31）按指定角度和速度将入射激光光束偏转和投射至中间反射面，并接收中间反射面返回的三次漫反射光信号；所述的正交偏振分光单元（32）接收所述激光光束和三次漫反射光信号进行偏振分光，并将分光后的三次漫反射光信号入射至单光子计数模块（2）；
所述的单光子计数模块（2）由单光子探测器（21）和光子计数单元（22）组成，用于对光信号进行探测，并根据光触发参考信号输出光子计数数据给图像处理系统（1）；所述的单光子探测器（21）对三次漫反射光信号进行高灵敏度探测，并接收经延迟后的门控信号，对探测周期内的指定时间范围进行响应；所述的光子计数单元（22）对单光子探测器（21）的探测信号以光触发信号为参考进行计数，并将计数结果输出至图像处理系统（1）；
所述的图像处理系统（1）用于对光子计数数据进行变换处理，通过基于计算成像的重建算法，从中间面三次漫反射光信号的光子计数数据中恢复出隐蔽目标的空间位置信息和三维形状信息。
2.根据权利要求1所述的一种隐蔽目标的三维成像系统，其特征在于，所述的扫描控制单元（43）控制扫描振镜按指定角度和速度对入射激光光束进行偏转和投射；所述的激光输出单元（42）输出激光光束，并在分光后分别入射至所述光触发单元（41）和共孔径扫描模块（3）；所述光触发单元（41）对所述激光光束进行实时探测响应，并作为光触发参考信号输出至单光子计数模块（2）。
3.根据权利要求2所述的一种隐蔽目标的三维成像系统，其特征在于，所述的光触发单元（41）包括一个用于接收激光输出单元（42）分光入射的激光光束并产生光触发电信号的光电二极管（411），和一个用于接收所述光电二极管（411）产生的光触发电信号并将延迟指定时间后的门控信号输出至单光子计数模块（2）的延迟器（412）。
4.根据权利要求1所述的一种隐蔽目标的三维成像系统，其特征在于，所述的正交偏振分光单元（32）包括用于抑制由于内反射所产生的杂散光的一对正交关系偏振片（321），和用于将发射激光光束和接收三次漫反射光信号分离，并将三次漫反射光信号输出至单光子计数模块（2）的一个偏振分光棱镜（322），所述偏振分光棱镜（322）的透射方向与第一片偏振片（321）方向相同，反射方向与第二片偏振片（321）方向相同。
5.一种隐蔽目标的三维成像方法，使用如权利要求1所述隐蔽目标的三维成像系统对单光子三维成像系统的隐蔽目标三维重建计算，其特征在于，包括如下步骤：
激光输出单元（42）分别输出激光光束和参考光束；
激光光束入射共孔径扫描模块（3），通过正交偏振分光单元（32）产生偏振光，并通过振镜扫描单元（31）以指定角度和速度进行偏转和投射，对中间面进行扫描；
扫描的激光光束在中间面上发生漫反射，漫反射光照射到视域外空间的隐蔽目标上，在表面再次发生漫反射，其二次漫反射光返回到中间面上，并发生第三次漫反射；
中间面上的三次漫反射光信号通过共孔径扫描模块（3）收集，与输出激光光束的正交偏振分量通过正交偏振分光单元（32）与输出激光光束分离，输出至单光子探测器（21）；
激光输出单元（42）和单光子探测器（21）分别与正交偏振分光单元（32）通过光纤传输光信号，正交偏振分光单元（32）和振镜扫描单元（31）通过自由空间传输光信号；
参考光束入射光触发单元（41），产生两路信号：一路直接输出至光子计数单元（22）作为计数参考信号，一路经过延迟器（412）延迟指定时间后作为门控信号输出至单光子探测器（21），单光子探测器（21）在门控信号控制下，对探测周期内的指定时间范围进行响应，并将响应的探测信号输出至光子计数单元（22），光子计数单元（22）对探测信号以光触发信号为参考进行计数，并将计数结果输出至图像处理系统（1）；
图像处理系统（1）对光子计数数据进行变换处理，通过基于计算成像的重建算法，从中间面三次漫反射光信号的光子计数数据中恢复出隐蔽目标的空间位置信息和三维形状信息。
6.根据权利要求5所述的一种隐蔽目标的三维成像方法，其特征在于，所述的图像处理系统（1）对光子计数数据进行处理步骤包括：根据当前输入光子计数数据获取时空分布的瞬态图像；通过预处理删减背景噪声光子；通过重采样变换获取优化函数；通过凸优化全局最小化求解，获得优化函数的惩罚最大似然估计；通过重采样变换恢复目标图像。
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