CN114723616A - 一种模糊图像的复原方法、装置及设备 - Google Patents

一种模糊图像的复原方法、装置及设备 Download PDF

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张权
韩慧妍
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Abstract

本申请提供一种模糊图像的复原方法、装置及设备,从设定的光路组件中采集在第一场景下成像的第一条纹信息,并将第一条纹信息转化为用于表示在第一场景下感光场强度的第一电信号;并依据第一电信号和所述第二电信号的比值以及参考光振幅,从第一电信号中去除电路组件中散射介质衍射干扰的干扰信息,得到用于表示在光路组件中未射入散射介质前的干涉光场的电信号。这样,能够从第一电信号中去除散射介质衍射干扰带来的影响,得到目标物在未射入散射介质前的干涉光场的电信号。可见,应用本申请实施例提供的复原方法能够在散射介质存在的情况下去除散射介质的干扰影响,实现散射成像,提高成像深度和成像质量。

Description

一种模糊图像的复原方法、装置及设备
技术领域
本申请涉及成像技术领域,尤其涉及一种模糊图像的复原方法、装置及设备。
背景技术
在现代社会中,光的应用是非常广泛的。携带着成像物体信息的光,能够通过透明介质沿直线进行传播,完整的入射波前几乎全部被成像系统接收,使得原始物像得以呈现,而在毛玻璃和雾等散射介质中,光直线传播的特性却难以实现,这是由于光被介质中与光波长同样量级的粒子进行了多次散射作用,导致入射光原始波前被严重扭曲,丢失了本来携带的信息,导致看不清介质背后的物体。
在实际生活中,当在大雾弥漫、能见度较低时,由于散射作用的存在,难以通过云雾进行遥感测绘和太空观察,使得原本清晰可见的物体变得难以辨认;以及,生物显微系统难以在物体内部对光进行汇聚,因而无法观测深层组织的结构,错过了及早诊断病变细胞的时机,使得众多带有物体细节的高频分量难以进入系统而导致传统光学显微系统的成像分辨率难以提高。因此研究如何在散射介质存在的情况下实现散射成像,提高成像深度和成像质量,就变得非常重要。
发明内容
本申请提供了一种模糊图像的复原方法、装置及设备,以解决在散射介质存在的情况下如何消除散射介质带来的干扰成像影响的问题。
本申请提供的技术方案包括:
第一方面,本申请实施例提供了一种模糊图像的复原方法,该方法包括:
从设定的光路组件中采集在第一场景下成像的第一条纹信息,并将所述第一条纹信息转化为用于表示在第一场景下感光场强度的第一电信号;所述第一场景为光路组件中参考光和物光透射散射介质干涉后照射在成像的场景;所述物光是光线透射目标物后携带所述目标物信息的光波;
获得设定的第二电信号以及从所述第二电信号过滤得到的参考光振幅,其中,所述第二电信号为从所述光路组件中采集在第二场景下成像的第二条纹信息、并经对所述第二条纹信息转换后的电信号,所述第二场景为光路组件中仅参考光透过所述散射介质后成像的场景;
计算所述第一电信号和所述第二电信号的比值,并依据所述比值以及所述参考光振幅,从所述第一电信号中去除所述电路组件中散射介质衍射干扰的干扰信息,得到用于表示在所述光路组件中未射入散射介质前的干涉光场的电信号,以复原所述目标物在光路组件中无所述散射介质干扰下成像的纹理信息。
第二方面,本申请实施例提供了一种模糊图像的复原装置,其特征在于,该装置包括:
电信号确定单元,用于从设定的光路组件中采集在第一场景下成像的第一条纹信息,并将所述第一条纹信息转化为用于表示在第一场景下感光场强度的第一电信号;所述第一场景为光路组件中参考光和物光透射散射介质干涉后照射在成像的场景;所述物光是光线透射目标物后携带所述目标物信息的光波;
振幅获得单元,用于获得设定的第二电信号以及从所述第二电信号过滤得到的参考光振幅,其中,所述第二电信号为从所述光路组件中采集在第二场景下成像的第二条纹信息、并经对所述第二条纹信息转换后的电信号,所述第二场景为光路组件中仅参考光透过所述散射介质后成像的场景;
复原单元,用于计算所述第一电信号和所述第二电信号的比值,并依据所述比值以及所述参考光振幅,从所述第一电信号中去除所述电路组件中散射介质衍射干扰的干扰信息,得到用于表示在所述光路组件中未射入散射介质前的干涉光场的电信号,以复原所述目标物在光路组件中无所述散射介质干扰下成像的纹理信息。
由以上技术方案可以看出,本申请中,从设定的光路组件中采集在第一场景下成像的第一条纹信息,并将第一条纹信息转化为用于表示在第一场景下感光场强度的第一电信号;并依据第一电信号和所述第二电信号的比值以及参考光振幅,从第一电信号中去除电路组件中散射介质衍射干扰的干扰信息,得到用于表示在光路组件中未射入散射介质前的干涉光场的电信号。这样,能够从第一电信号中去除散射介质衍射干扰带来的影响,得到目标物在未射入散射介质前的干涉光场的电信号,以复原目标物在光路组件中无散射介质干扰下成像的纹理信息。可见,应用本申请实施例提供的复原方法能够在散射介质存在的情况下去除散射介质的干扰影响,实现散射成像,提高成像深度和成像质量。
附图说明
图1为本申请提供的一种模糊图像的复原方法的流程图;
图2为本申请提供的一种光路组件的结构图;
图3为本申请提供的一种遮挡物光情况下的光路组件的结构图;
图4为本申请提供的一种模糊图像的复原装置的结构图;
图5为本申请提供的一种电子设备的结构图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解,本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解,尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息,但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如,在不脱离本申请范围的情况下,第一信息也可以被称为第二信息,类似地,第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境,如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
参见图1,图1为本申请提供的一种模糊图像的复原方法的流程图,该方法可以应用于光学系统。
基于图1,实现的流程可包括以下步骤:
步骤101,从设定的光路组件中采集在第一场景下成像的第一条纹信息,并将所述第一条纹信息转化为用于表示在第一场景下感光场强度的第一电信号。
其中,第一场景为光路组件中参考光和物光透射散射介质干涉后照射在成像的场景;所述物光是光线透射目标物后携带所述目标物信息的光波。
第一条纹信息只是为便于和后文的条纹信息区分而进行的命名,并非用于限定某一条纹信息。
第一场景只是为便于和后文的场景区分而进行的命名,并非用于限定某一场景。
第一电信号只是为便于和后文的电信号区分而进行的命名,并非用于限定某一电信号。
作为一个实施例,如图2所示,光路组件可以包括第一分光器1、第一反射镜2、第二反射镜3、第二分光器4、透镜5和光电传感器件6,其中,
第一分光器1,用于将外部激光器2发射的光束分成作为参考光的第一光线如图2中的R光,和,用于透过目标物的第二光线如图2中的O光。
第一反射镜3,置于所述第一分光器1射出参考光的一侧,用于将参考光反射入第二分光器4。
第二反射镜5,置于所述第一分光器1射出物光的一侧,用于将第二光线反射入所述目标物6后形成物光,并使得所述物光全部射入所述散射介质6中。
第二分光器4,置于所述目标物5的一侧,用于对射入的参考光进行分束以射入散射介质7。
透镜8,置于所述散射介质7的一侧,用于将散射介质7中同一区域发生干涉的光线汇聚成像。
光电传感器件9,置于所述透镜7的一侧,用于显示干涉条纹形成的图像。
在本实施例中,第一分光器1和第二分光器4可以采用结构相同的器件,也可以采用结构不相同的器件,本实施例对此并不限定。
激光器2可以包括在光路组件中,也可以不包括在光路组件中,本实施例对此也不限定。
第一光线只是为便于和后文的光线区分而进行的命名,并非用于限定某一光线。这里,第二光线也只是为便于和后文的光线区分而进行的命名,并非用于限定某一光线。
第一分光器将激光器发射的光分成两束,一束用于作为参考光,另一束用于透射目标物。参考光射入第一反射镜以对参考光进行反射,使得反射的参考光射入第二分光器,由第二分光器进行分束,以将分束后的参考光射入散射介质。第二光线透过目标物形成带有物体信息的物光,第二反射镜使得射出的物光又全部射入散射介质中,这样,物光和参考光都会射入散射介质中,并在射入相同区域形成干涉,透镜将发生干涉的光线汇聚成像,并在光电传感器件重形成条纹图像。
光电传感器件可以采用CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,互补金属氧化物半导体)传感器,还可以是CCD(charge coupled device,电荷耦合器件)相机。
散射介质可以是毛玻璃,也可以是生物组织。本实施例以毛玻璃为例进行说明。
参考光与通过目标物的物光波进行相干并通过毛玻璃成像,利用CMOS记录干涉条纹光强,采集CMOS记录的干涉条纹信息,并将条纹信息转化为在第一场景下感光场强度的电信号。
由光路组件的整体光路图2可见,光器发出激光经过第一分光器后分为第一光线和第二光线,第一光线穿过物体后成为携带有该物体信息的物光,第二光线与物光夹角为θ1;当两光束照射在毛玻璃上重叠区域时,两光束发生干涉形成干涉条纹;而后光线穿过毛玻璃经透镜成像在距离较远的CMOS上,并由CMOS记录下干涉条纹图样,图2中θ2是毛玻璃的衍射角和θ3是成像透镜对毛玻璃的半角度。
步骤102,获得设定的第二电信号以及从所述第二电信号过滤得到的参考光振幅。
其中,所述第二电信号为从所述光路组件中采集在第二场景下成像的第二条纹信息、并经对所述第二条纹信息转换后的电信号,所述第二场景为光路组件中仅参考光透过所述散射介质后成像的场景。
第二电信号只是为便于和后文的电信号区分而进行的命名,并非用于限定某一电信号。
第二场景也只是为便于和后文的场景区分而进行的命名,并非用于限定某一电信号。
由于散射介质使传输中的光线发生漫反射,造成物体成像模糊的现象。基于此,本申请设计了一种测量光路,用于测量散射介质的透过率函数,从而达到去除光场强度中散射介质的透过率函数的干扰,得到散射介质前的波前信息的目的。具体如图所描述的光路组件作为第二场景下的测量光路,以减小测量光路与成像光路的噪声差异。该第二场景是遮挡光路组件中的目标物,使得射入目标物之后射出的物光波被遮挡住,这样,只有参考光射入散射介质后成像,以从光路组件中在所述第二场景下采集仅参考光透过所述散射介质后成像的第二条纹信息。
如图3所示,激光器发出激光,经过第一分光器同样分为第一光线R光和第二光线O光。第二光线O光被挡光物体屏蔽掉如图3中黑色的目标物6;第一光线以与图2中相同的方式照射到散射介质7上,在经过散射介质7随机散射后通过透镜成像到光电传感器件9上。实现了将携带散射介质7透过率函数的参考光成像并记录在光电传感器件9上的目的。采集光电传感器件9上记录的第二条纹信息,并将第二条纹信息转化为第二电信号,对第二电信号进行过滤以得到参考光振幅。
S103,计算所述第一电信号和所述第二电信号的比值,并依据所述比值以及所述参考光振幅,从所述第一电信号中去除所述电路组件中散射介质衍射干扰的干扰信息,得到用于表示在所述光路组件中未射入散射介质前的干涉光场的电信号,以复原所述目标物在光路组件中无所述散射介质干扰下成像的纹理信息。
激光器发出激光后,经第一分光器分为第一光线和第二光线,第二光线照射目标物后携带有物体信息,记为物光,并记作EO(x,y);第一光线记为参考光,记为ER(x,y)。当两光束在毛玻璃前相遇时,发生干涉,干涉场h(x,y)为:
h(x,y)=EO(x,y)+ER(x,y) (3.1)
公式(3.1)中x为光电传感器件上入射面的横坐标,y为光电传感器件上入射面的纵坐标,紧接着干涉场经毛玻璃后将叠加毛玻璃的透过率函数ts(x,y),因此光场变为:
h1(x,y)=[EO(x,y)+ER(x,y)]ts(x,y) (3.2)
其后,光场继续传播经透镜成像并记录在CMOS上,此时,射入散射介质之后的光场强度I1(x,y)为:
I1(x,y)=|h1|2=[EO(x,y)+ER(x,y)][EO(x,y)+ER(x,y)]*ts(x,y)ts *(x,y)(3.3)
(.)*为共轭函数。
激光器发出激光后,经第一分光器分为第一光线和第二光线,作为物光的第二光线被屏蔽掉;作为参考光的第一光线即干涉平面散射介质前的参考光ER(x,y)通过毛玻璃时附加了一个毛玻璃的透过率函数ts(x,y),基于此,参考光的光场函数h2(x,y)为:
h2(x,y)=ER(x,y)ts(x,y) (3.4)
而后参考光经过透镜成像并记录在光电传感器件上,此时光场强度I2(x,y)为:
Figure BDA0003427697580000081
从公式(3.3)和公式(3.5)可知,I1(x,y)和I2(x,y)相比可以消除两式中的散射介质透过率函数,进而得到散射介质前的干涉条纹信息。只是所得的干涉条纹信息的光场强度变为原来的
Figure BDA0003427697580000082
倍,所得干涉条纹信息为
Figure BDA0003427697580000083
基于此,鉴于光电传感器件记录在第一场景下感光场强度的第一电信号H1(x,y)为:
Figure BDA0003427697580000084
Δx为光电传感器件在横坐标上的像元尺寸,Δy为光电传感器件在纵坐标上的像元尺寸,comb(.)为梳状函数,t1(x,y)为当前时刻光电传感器件经参考光和物光透射散射介质干涉后的感光面上的曝光模型,t1(x,y)=t0+β[τI1(x,y)],t0为均匀透光率,β为曝光斜率,τ为曝光时间,
光电传感器件记录在第二场景下感光场强度的第二电信号H2(x,y)为:
Figure BDA0003427697580000085
t2(x,y)为当前时刻光电传感器件感光面上振幅透过率函数,t2(x,y)=t0+β[τI2(x,y)],I2(x,y)为光路组件在第二场景下的光场强度。
由公式(3.7)和公式(3.8)可知,光电传感器件采集记录的H1(x,y)和H2(x,y)可以直接采集并转化为电信号,皆为已知数据,对两者进行处理,用已知数据来表示第一场景下的光场强度I1(x,y)和表示第二场景下的光场强度I2(x,y),具体为:
Figure BDA0003427697580000091
Figure BDA0003427697580000092
由公式(3.6)可得到用于表示在所述光路组件中未射入散射介质前的干涉光场的电信号I(x,y):
Figure BDA0003427697580000093
将公式(3.9)和公式(3.10)代入公式(3.11)进行计算,并忽略t0影响可得:
Figure BDA0003427697580000094
基于上述推理,最终获得的公式(3.12)的I(x,y)为在所述光路组件中未射入散射介质前的干涉光场的电信号,即已经去除散射介质干扰的影响的干涉光场的条纹信息。
至此,完成图1所示的描述。
由以上技术方案可以看出,本申请中,从设定的光路组件中采集在第一场景下成像的第一条纹信息,并将第一条纹信息转化为用于表示在第一场景下感光场强度的第一电信号;并依据第一电信号和所述第二电信号的比值以及参考光振幅,从第一电信号中去除电路组件中散射介质衍射干扰的干扰信息,得到用于表示在光路组件中未射入散射介质前的干涉光场的电信号。这样,能够从第一电信号中去除散射介质衍射干扰带来的影响,得到目标物在未射入散射介质前的干涉光场的电信号,以复原目标物在光路组件中无散射介质干扰下成像的纹理信息。可见,应用本申请实施例提供的复原方法能够在散射介质存在的情况下去除散射介质的干扰影响,实现散射成像,提高成像深度和成像质量。
至此,完成上述实施例的描述。
参见图4,图4为本实施例提供的一种模糊图像的复原装置400的装置结构图。该装置包括:
电信号确定单元401,用于从设定的光路组件中采集在第一场景下成像的第一条纹信息,并将所述第一条纹信息转化为用于表示在第一场景下感光场强度的第一电信号;所述第一场景为光路组件中参考光和物光透射散射介质干涉后照射在成像的场景;所述物光是光线透射目标物后携带所述目标物信息的光波;
振幅获得单元402,用于获得设定的第二电信号以及从所述第二电信号过滤得到的参考光振幅,其中,所述第二电信号为从所述光路组件中采集在第二场景下成像的第二条纹信息、并经对所述第二条纹信息转换后的电信号,所述第二场景为光路组件中仅参考光透过所述散射介质后成像的场景;
复原单元403,用于计算所述第一电信号和所述第二电信号的比值,并依据所述比值以及所述参考光振幅,从所述第一电信号中去除所述电路组件中散射介质衍射干扰的干扰信息,得到用于表示在所述光路组件中未射入散射介质前的干涉光场的电信号,以复原所述目标物在光路组件中无所述散射介质干扰下成像的纹理信息。
作为一个实施例,所述光路组件包括:
第一分光器,用于将外部激光器发射的光束分成作为参考光的第一光线和用于透过目标物作为物光的第二光线;
第一反射镜,置于所述第一分光器射出参考光的一侧,用于将参考光反射入第二分光器;
第二反射镜,置于所述第一分光器射出第二光线的一侧,用于将第二光线反射入所述目标物后形成物光,并使得所述物光全部射入所述散射介质中;
第二分光器,置于所述目标物的一侧,用于对射入的参考光进行分束以射入散射介质;
透镜,置于所述散射介质的一侧,用于将散射介质中同一区域发生干涉的光线汇聚成像;
光电传感器件,置于所述透镜的一侧,用于显示干涉条纹形成的图像。
所述第二条纹信息按照如下步骤采取:
遮挡所述光路组件中的目标物,使得射入所述目标物之后射出的物光波被遮挡住,以从所述光路组件中在所述第二场景下采集仅参考光透过所述散射介质后成像的第二条纹信息。
作为一个实施例,所述复原单元具体用于:
按照如下表达式得到用于表示在所述光路组件中未射入散射介质前的干涉光场的电信号I(x,y):
所述表达式为:
Figure BDA0003427697580000111
其中,x为光电传感器件上入射面的横坐标,y为光电传感器件上入射面的纵坐标,H1(x,y)为光电传感器件上记录在第一场景下感光场强度的第一电信号;
Figure BDA0003427697580000112
Δx为光电传感器件在横坐标上的像元尺寸,Δy为光电传感器件在纵坐标上的像元尺寸,comb(.)为梳状函数,t1(x,y)为当前时刻光电传感器件经参考光和物光透射散射介质干涉后的感光面上的曝光模型,t1(x,y)=t0+β[τI1(x,y)],t0为均匀透光率,β为曝光斜率,τ为曝光时间,I1(x,y)为光路组件在第一场景下的光场强度;H2(x,y)为光电传感器件上记录在第二场景下感光场强度的第二电信号;
Figure BDA0003427697580000121
t2(x,y)为当前时刻光电传感器件感光面上振幅透过率函数,t2(x,y)=t0+β[τI2(x,y)],I2(x,y)为光路组件在第二场景下的光场强度。
作为一个实施例,光电传感器件为CMOS传感器或CCD相机。
至此,完成图4所示装置的结构图。
由以上技术方案可以看出,本申请中,从设定的光路组件中采集在第一场景下成像的第一条纹信息,并将第一条纹信息转化为用于表示在第一场景下感光场强度的第一电信号;并依据第一电信号和所述第二电信号的比值以及参考光振幅,从第一电信号中去除电路组件中散射介质衍射干扰的干扰信息,得到用于表示在光路组件中未射入散射介质前的干涉光场的电信号。这样,能够从第一电信号中去除散射介质衍射干扰带来的影响,得到目标物在未射入散射介质前的干涉光场的电信号,以复原目标物在光路组件中无散射介质干扰下成像的纹理信息。可见,应用本申请实施例提供的复原方法能够在散射介质存在的情况下去除散射介质的干扰影响,实现散射成像,提高成像深度和成像质量。
上述装置中各个设备的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程,在此不再赘述。
本申请实施例提供的电子设备,从硬件层面而言,硬件架构示意图可以参见图5所示。包括:机器可读存储介质和处理器,其中:所述机器可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令;所述处理器用于执行机器可执行指令,以实现上述示例公开的模糊图像的复原操作。
本申请实施例提供的机器可读存储介质,所述机器可读存储介质存储有机器可执行指令,所述机器可执行指令在被处理器调用和执行时,所述机器可执行指令促使所述处理器实现上述示例公开的模糊图像的复原操作。
这里,机器可读存储介质可以是任何电子、磁性、光学或其它物理存储装置,可以包含或存储信息,如可执行指令、数据,等等。例如,机器可读存储介质可以是:RAM(RadomAccess Memory,随机存取存储器)、易失存储器、非易失性存储器、闪存、存储驱动器(如硬盘驱动器)、固态硬盘、任何类型的存储盘(如光盘、dvd等),或者类似的存储介质,或者它们的组合。
上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元,具体可以由计算机芯片或实体实现,或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机,计算机的具体形式可以是个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件收发设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任意几种设备的组合。
为了描述的方便,描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然,在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可以由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其它可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其它可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
而且,这些计算机程序指令也可以存储在能引导计算机或其它可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或者多个流程和/或方框图一个方框或者多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其它可编程数据处理设备上,使得在计算机或者其它可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
对于装置实施例而言,由于其基本对应于方法实施例,所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本申请方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下,即可以理解并实施。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种模糊图像的复原方法,其特征在于,该方法包括:
从设定的光路组件中采集在第一场景下成像的第一条纹信息,并将所述第一条纹信息转化为用于表示在第一场景下感光场强度的第一电信号;所述第一场景为光路组件中参考光和物光透射散射介质干涉后照射在成像的场景;所述物光是光线透射目标物后携带所述目标物信息的光波;
获得设定的第二电信号以及从所述第二电信号过滤得到的参考光振幅,其中,所述第二电信号为从所述光路组件中采集在第二场景下成像的第二条纹信息、并经对所述第二条纹信息转换后的电信号,所述第二场景为光路组件中仅参考光透过所述散射介质后成像的场景;
计算所述第一电信号和所述第二电信号的比值,并依据所述比值以及所述参考光振幅,从所述第一电信号中去除所述电路组件中散射介质衍射干扰的干扰信息,得到用于表示在所述光路组件中未射入散射介质前的干涉光场的电信号,以复原所述目标物在光路组件中无所述散射介质干扰下成像的纹理信息。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述光路组件包括:
第一分光器,用于将外部激光器发射的光束分成作为参考光的第一光线和用于透过目标物作为物光的第二光线;
第一反射镜,置于所述第一分光器射出参考光的一侧,用于将参考光反射入第二分光器;
第二反射镜,置于所述第一分光器射出第二光线的一侧,用于将第二光线反射入所述目标物后形成物光,并使得所述物光全部射入所述散射介质中;
第二分光器,置于所述目标物的一侧,用于对射入的参考光进行分束以射入散射介质;
透镜,置于所述散射介质的一侧,用于将散射介质中同一区域发生干涉的光线汇聚成像;
光电传感器件,置于所述透镜的一侧,用于显示干涉条纹形成的图像。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述第二条纹信息按照如下步骤采取:
遮挡所述光路组件中的目标物,使得射入所述目标物之后射出的物光波被遮挡住,以从所述光路组件中在所述第二场景下采集仅参考光透过所述散射介质后成像的第二条纹信息。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述依据所述比值以及所述参考光振幅,从所述第一电信号中去除所述电路组件中散射介质衍射干扰的干扰信息,得到用于表示在所述光路组件中未射入散射介质前的干涉光场的电信号,包括:
按照如下表达式得到用于表示在所述光路组件中未射入散射介质前的干涉光场的电信号I(x,y):
所述表达式为:
Figure FDA0003427697570000021
其中,x为光电传感器件上入射面的横坐标,y为光电传感器件上入射面的纵坐标,H1(x,y)为光电传感器件上记录在第一场景下感光场强度的第一电信号;
Figure FDA0003427697570000022
Δx为光电传感器件在横坐标上的像元尺寸,Δy为光电传感器件在纵坐标上的像元尺寸,comb(.)为梳状函数,t1(x,y)为当前时刻光电传感器件经参考光和物光透射散射介质干涉后的感光面上的曝光模型,t1(x,y)=t0+β[τI1(x,y)],t0为均匀透光率,β为曝光斜率,τ为曝光时间,I1(x,y)为光路组件在第一场景下的光场强度;H2(x,y)为光电传感器件上记录在第二场景下感光场强度的第二电信号;
Figure FDA0003427697570000023
t2(x,y)为当前时刻光电传感器件感光面上振幅透过率函数,t2(x,y)=t0+β[τI2(x,y)],I2(x,y)为光路组件在第二场景下的光场强度。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述光电传感器件为CMOS传感器或CCD相机。
6.一种模糊图像的复原装置,其特征在于,该装置包括:
电信号确定单元,用于从设定的光路组件中采集在第一场景下成像的第一条纹信息,并将所述第一条纹信息转化为用于表示在第一场景下感光场强度的第一电信号;所述第一场景为光路组件中参考光和物光透射散射介质干涉后照射在成像的场景;所述物光是光线透射目标物后携带所述目标物信息的光波;
振幅获得单元,用于获得设定的第二电信号以及从所述第二电信号过滤得到的参考光振幅,其中,所述第二电信号为从所述光路组件中采集在第二场景下成像的第二条纹信息、并经对所述第二条纹信息转换后的电信号,所述第二场景为光路组件中仅参考光透过所述散射介质后成像的场景;
复原单元,用于计算所述第一电信号和所述第二电信号的比值,并依据所述比值以及所述参考光振幅,从所述第一电信号中去除所述电路组件中散射介质衍射干扰的干扰信息,得到用于表示在所述光路组件中未射入散射介质前的干涉光场的电信号,以复原所述目标物在光路组件中无所述散射介质干扰下成像的纹理信息。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述光路组件包括:
第一分光器,用于将外部激光器发射的光束分成作为参考光的第一光线和用于透过目标物作为物光的第二光线;
第一反射镜,置于所述第一分光器射出参考光的一侧,用于将参考光反射入第二分光器;
第二反射镜,置于所述第一分光器射出第二光线的一侧,用于将第二光线反射入所述目标物后形成物光,并使得所述物光全部射入所述散射介质中;
第二分光器,置于所述目标物的一侧,用于对射入的参考光进行分束以射入散射介质;
透镜,置于所述散射介质的一侧,用于将散射介质中同一区域发生干涉的光线汇聚成像;
光电传感器件,置于所述透镜的一侧,用于显示干涉条纹形成的图像。
8.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,所述第二条纹信息按照如下步骤采取:
遮挡所述光路组件中的目标物,使得射入所述目标物之后射出的物光波被遮挡住,以从所述光路组件中在所述第二场景下采集仅参考光透过所述散射介质后成像的第二条纹信息。
9.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述复原单元具体用于:
按照如下表达式得到用于表示在所述光路组件中未射入散射介质前的干涉光场的电信号I(x,y):
所述表达式为:
Figure FDA0003427697570000041
其中,x为光电传感器件上入射面的横坐标,y为光电传感器件上入射面的纵坐标,H1(x,y)为光电传感器件上记录在第一场景下感光场强度的第一电信号;
Figure FDA0003427697570000042
Δx为光电传感器件在横坐标上的像元尺寸,Δy为光电传感器件在纵坐标上的像元尺寸,comb(.)为梳状函数,t1(x,y)为当前时刻光电传感器件经参考光和物光透射散射介质干涉后的感光面上的曝光模型,t1(x,y)=t0+β[τI1(x,y)],t0为均匀透光率,β为曝光斜率,τ为曝光时间,I1(x,y)为光路组件在第一场景下的光场强度;H2(x,y)为光电传感器件上记录在第二场景下感光场强度的第二电信号;
Figure FDA0003427697570000043
t2(x,y)为当前时刻光电传感器件感光面上振幅透过率函数,t2(x,y)=t0+β[τI2(x,y)],I2(x,y)为光路组件在第二场景下的光场强度。
10.一种电子设备,其特征在于,该电子设备包括:处理器和存储器;
所述存储器,用于存储机器可执行指令;
所述处理器,用于读取并执行所述存储器存储的机器可执行指令,以实现如上述权利要求1~5中任一方法。
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