基于圆周扫描路径的非视域成像方法、系统及存储介质.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114994704A(43)申请公布日2022.09.02(21)申请号202210930204.XG02B26/10(2006.01)(22)申请日2022.08.04G06F17/10(2006.01)(71)申请人中国科学院西安光学精密机械研究所地址710119陕西省西安市高新区新型工业园信息大道17号(72)发明人苏秀琴田钰圆郝伟徐伟豪王定杰(74)专利代理机构西安智邦专利商标代理有限公司61211专利代理师汪海艳(51)Int.Cl.G01S17/894(2020.01)G01S7/481(2006.01)G01S17/04(2020.01)权利要求书3页说明书8页附图6页(54)发明名称基于圆周扫描路径的非视域成像方法、系统及存储介质(57)摘要本发明属于非视域成像技术领域，具体涉及一种基于圆周扫描路径的非视域成像方法、系统及存储介质。克服现有非视域成像方法存在的时间成本高以及实时性较差的问题。成像系统包括激光扫描模块、接收光路、探测器、中介面及计算机，激光扫描模块依次扫描中介面上呈圆周扫描路径排布的多个扫描点，在扫描过程中探测器经接收光路依次采集各个扫描点的回波信号；基于各个扫描点的回波信号，利用参数估计的方法，对隐藏场景完成重建。该方法能够大大减少扫描点数，从而减少非视域成像采集信号过程所需要的时间，进而具有较好的实时性，结合后续的重构方法，可以准确获得隐藏目标的位置信息；针对大的非视域场景，节约采集时间的效果尤为明显。CN114994704ACN114994704A权利要求书1/3页1.一种基于圆周扫描路径的非视域成像方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、在中介面上以扫描区域中心点为坐标原点，建立坐标系；设定以坐标原点为圆心，以为扫描半径的圆周扫描路径；利用激光扫描模块依次扫描中介面上呈圆周扫描路径排布的多个扫描点，在扫描过程中探测器依次采集各个扫描点的回波信号；步骤2、基于各个扫描点的回波信号，利用参数估计的方法，对隐藏场景完成重建；步骤2.1、利用探测器采集的每个扫描点的回波信号，得到瞬态图像，并做一次变量代换，表示为：其中，表示扫描点位置，表示与时间相关的参数，，为扫描点对应的回波信号到达时间，为光速，表示目标区域，表示隐藏场景中的目标点位置，表示物体在处的反照率，表示Dirac函数；步骤2.2、将瞬态图像转换至球坐标系下，获得其正弦形式的表达式，表示为：其中，为扫描点的方位角，及均为与扫描半径以及隐藏目标位置相关的参数，，为圆周扫描路径中心点到隐藏场景中目标点的距离，，为隐藏场景中的目标点的天顶角，，为隐藏场景中目标点的方位角；步骤2.3、基于参数估计方法，对步骤2.2表达式中的及进行参数估计，得到隐藏场景中目标点的位置信息，对隐藏场景完成重建。2.根据权利要求1所述的基于圆周扫描路径的非视域成像方法，其特征在于：扫描半径的大小需保证扫描区域的面积能够完全包含隐藏场景中目标在中介面上的正投影区域。3.根据权利要求2所述的基于圆周扫描路径的非视域成像方法，其特征在于：多个扫描点在圆周扫描路径上均匀分布。4.根据权利要求3所述的基于圆周扫描路径的非视域成像方法，其特征在于，步骤2.3具体包括以下步骤：步骤2.31、对采集到的瞬态图像进行预处理，滤除背景噪声，提取每一个扫描点对应的时间‑光子数直方图的峰值点信息，并记录；步骤2.32、对获取到的峰值点信息进行筛选，筛除粗大误差的点和孤立点，将完成筛选后的峰值点信息标记为；中的信息在以方位角和飞行时间为两坐标轴的坐标系中，表现为至少一条瞬态正弦曲线，每条瞬态正弦曲线对应隐藏场景中一个目标点；步骤2.33、在中，寻找飞行时间最小的峰值点，对应隐藏场景中距离最近的目标点瞬态正弦曲线的波谷位置；将瞬态正弦曲线的波谷位置，与相移为0的标准余弦曲线的波谷位置对比，获得与瞬态正弦曲线相关的相移参数；2CN114994704A权利要求书2/3页步骤2.34、利用确定的波谷位置，进行所有可能的振幅和基线位置的估计；步骤2.35、利用估计得到的振幅、基线位置和已知的周期，生成多条标准余弦函数；步骤2.36、将多条标准余弦函数在以为中心的一定范围内，相移，获得具有不同相位参数、不同振幅及基线位置的多条余弦函数，将所述多条余弦函数作为参数估计的模板曲线；步骤2.37、计算各个模板曲线与步骤2.32中瞬态正弦曲线的差值，找出差值最小的一条模板曲线，将模板曲线对应的振幅、相位信息和基线位置，分别作为及的估计结果；步骤2.38、去除本次估计的飞行时间最小的峰值点，将剩余峰值点信息保留，记为；之后执行步骤2.33至步骤2.37的参数估计过程；直至本次估计结果与上一次估计结果完全一致，认为对所有的瞬态正弦曲线完成参数估计；步骤