本发明属于抗散射成像,具体涉及一种基于动态优化的抗散射关联成像方法、系统、设备及介质。
背景技术:
1、随着生物医学、交通安全以及水下探测等领域对成像技术的要求越来越高,散射成像技术越来越受到重视,也相继研究出了如散斑相关、传输矩阵多帧叠加以及波前调制等技术。但是这些技术难以应用于动态散射介质且存在着成像视场角小、适用范围窄、重建时间长等问题。关联成像,作为一种新体制的主动成像的方式,具有较强的抗散射特性,而现阶段关联成像技术在强散射环境中的研究主要集中在散射介质位于物体与桶探测器之间的场景,而对于散射介质位于光源与物体之间的情况,现有重建方法会造成图像失真甚至不能成像,这很大程度上限制了应用场景。
技术实现思路
1、本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题,提供一种基于动态优化的抗散射关联成像方法、系统、设备及介质,实现在光源与物体之间存在散射介质时的动态优化关联成像。
2、为了实现上述目的,本发明有如下的技术方案:
3、第一方面,提出一种基于动态优化的抗散射关联成像方法,包括:
4、对散射介质进行关联探测,并通过动态优化的方法获取散射介质强度传输矩阵;
5、在光源与物体之间设置散射介质,对散射介质后的物体进行关联探测;
6、将散射介质强度传输矩阵作为已知量,通过动态优化的方法得到物体的像。
7、作为一种优选的方案,所述对散射介质进行关联探测,并通过动态优化的方法获取散射介质强度传输矩阵包括:
8、使用激光通过空间光调制器探测散射介质,并采集桶探测器探测得到的桶信号与空间光调制器的调制散斑,通过动态优化的方法优化散射介质的强度传输矩阵,通过重复操作生成多张调制散斑与探测得到的桶信号,直到获取所需质量标准的散射介质强度传输矩阵。
9、作为一种优选的方案,所述将散射介质强度传输矩阵作为已知量,通过动态优化的方法得到物体的像包括:
10、根据桶探测器探测得到的桶信号与空间光调制器的调制散斑,给定物体初始猜测的像,计算仿真的模拟桶信号;以桶探测器探测得到的桶信号与仿真的模拟桶信号的差建立优化损失函数进行动态迭代优化。
11、作为一种优选的方案,所述以桶探测器探测得到的桶信号与仿真的模拟桶信号的差建立优化损失函数如下:
12、
13、式中,ii为桶探测器探测得到的桶信号;f(γi*φ*o)为仿真的模拟桶信号,f表示从探测面的波前到桶信号的映射;γi为空间光调制器的调制散斑;φ为已知的散射介质的强度传输矩阵;o为物体的像;n表示探测次数。
14、作为一种优选的方案,在所述将散射介质强度传输矩阵作为已知量,通过动态优化的方法得到物体的像的步骤中,通过模拟鬼成像的物理过程得到桶信号的预测值,利用桶信号的预测值与真实值的差值建立损失函数,对目标散射介质的强度传输矩阵和真实散射介质的强度传输矩阵的值进行调整,并通过测量使物体的像和散射介质达到最佳状态为止,得到动态优化后物体的像。
15、作为一种优选的方案,在所述对散射介质进行关联探测的步骤中,在所述对散射介质进行关联探测的步骤中,使用相位或振幅调制装置调制相干光作为关联成像的光源,被调制的相干光经夫琅禾费衍射在远场形成散斑场,获取相干光经相位或振幅调制装置作用后的分布,衍射形成的散斑场通过光场的传播函数计算得到,通过将衍射形成的散斑场与桶探测器所接收到的信号进行关联计算,恢复出物体图像。
16、第二方面,提出一种基于动态优化的抗散射关联成像方法,包括:
17、散射介质强度传输矩阵获取模块,用于对散射介质进行关联探测,并通过动态优化的方法获取散射介质强度传输矩阵;
18、关联探测模块,用于在光源与物体之间设置散射介质,对散射介质后的物体进行关联探测;
19、动态优化成像模块,用于将散射介质强度传输矩阵作为已知量,通过动态优化的方法得到物体的像。
20、第三方面,提出一种电子设备,包括:
21、存储器,存储至少一个指令;及处理器,执行所述存储器中存储的指令以实现所述基于动态优化的抗散射关联成像方法。
22、第四方面,提出一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现所述基于动态优化的抗散射关联成像方法。
23、相较于现有技术,本发明至少具有如下的有益效果:
24、针对在光源与物体之间具有散射介质的情况,本发明方法通过先验测量散射介质的光强传输矩阵,并通过真实测量值与仿真测量值的差对关联探测到的物体的像进行动态优化,从而实现了边测量边成像,无须在后端进行数据处理。本发明方法实现了在光源与物体之间存在散射介质时的动态优化关联成像,扩展了关联成像的应用领域,填补了技术空白。
1.一种基于动态优化的抗散射关联成像方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述基于动态优化的抗散射关联成像方法,其特征在于,所述对散射介质进行关联探测,并通过动态优化的方法获取散射介质强度传输矩阵包括:
3.根据权利要求2所述基于动态优化的抗散射关联成像方法,其特征在于,所述将散射介质强度传输矩阵作为已知量,通过动态优化的方法得到物体的像包括:
4.根据权利要求3所述基于动态优化的抗散射关联成像方法,其特征在于,所述以桶探测器探测得到的桶信号与仿真的模拟桶信号的差建立优化损失函数如下:
5.根据权利要求4所述基于动态优化的抗散射关联成像方法,其特征在于,在所述将散射介质强度传输矩阵作为已知量,通过动态优化的方法得到物体的像的步骤中,通过模拟鬼成像的物理过程得到桶信号的预测值,利用桶信号的预测值与真实值的差值建立损失函数,对目标散射介质的强度传输矩阵和真实散射介质的强度传输矩阵的值进行调整,并通过测量使物体的像和散射介质达到最佳状态为止,得到动态优化后物体的像。
6.根据权利要求1所述基于动态优化的抗散射关联成像方法,其特征在于,在所述对散射介质进行关联探测的步骤中,使用相位或振幅调制装置调制相干光作为关联成像的光源,被调制的相干光经夫琅禾费衍射在远场形成散斑场,获取相干光经相位或振幅调制装置作用后的分布,衍射形成的散斑场通过光场的传播函数计算得到,通过将衍射形成的散斑场与桶探测器所接收到的信号进行关联计算,恢复出物体图像。
7.一种基于动态优化的抗散射关联成像方法,其特征在于,包括:
8.一种电子设备,其特征在于,包括:
9.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述基于动态优化的抗散射关联成像方法。