主动照明非视域二次半影成像方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113630560A(43)申请公布日2021.11.09(21)申请号202110925032.2G06T7/70(2017.01)(22)申请日2021.08.12(71)申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人靳辰飞史晓洁唐勐杨灿张思琦田小芮乔凯杨杰沈志强刘丽萍(74)专利代理机构哈尔滨华夏松花江知识产权代理有限公司23213代理人杨晓辉(51)Int.Cl.H04N5/235(2006.01)H04N5/238(2006.01)H04N5/225(2006.01)权利要求书4页说明书9页附图2页(54)发明名称主动照明非视域二次半影成像方法(57)摘要主动照明非视域二次半影成像方法，属于光学领域。本发明解决了现有基于透射窗的半影成像技术中目标物体光强较弱或目标物体非主动发光条件下如何进行精确图像重构的问题。本发明成像方法通过选通相机选择采集经接收面第三次散射后的光，从而获得经接收面第三次散射后的光的光场强度分布y；并利用目标物体和二次半影所在场景中的物理位置，获得目标物体的正向传输矩阵A；利用光场强度分布y和正向传输矩阵A，求解经目标物体散射出的光场强度分布的最优解经去半影照明解算操作后，重构出目标物体的图像。本发明主要用于对目标物体光强较弱及非主动发光目标物体进行图像重构。CN113630560ACN113630560A权利要求书1/4页1.主动照明非视域二次半影成像方法，该成像方法是基于透射窗的主动照明成像系统实现的，透射窗的主动照明成像系统包括脉冲光源(1)、选通相机(2)、遮挡物(3)和接收面(4)；其特征在于，脉冲光源(1)、选通相机(2)和接收面(4)均位于遮挡物(3)的一侧，目标物体(5)位于遮挡物(3)的另一侧，且脉冲光源(1)和选通相机(2)均位于遮挡物(3)与接收面(4)之间；遮挡物(3)上设有透射窗(3‑1)；脉冲光源(1)用于向接收面(4)出射光，该光经接收面(4)第一次散射后，穿过透射窗(3‑1)入射至目标物体(5)，经目标物体(5)第二次散射后穿过透射窗(3‑1)入射至接收面(4)，又经接收面(4)第三次散射后，入射至选通相机(2)；其中，入射至目标物体(5)上的光在目标物体(5)上形成一次半影，从目标物体(5)入射至接收面(4)上的光，在接收面(4)上形成二次半影，且脉冲光源(1)不在目标物体(5)的视域范围内；该成像方法包括如下步骤：S1、预设选通相机(2)选通门起始时间和宽度，通过选通相机(2)采集经接收面(4)第三次散射后的光，从而获得经接收面(4)第三次散射后的光的光场强度分布y；S2、根据目标物体(5)和二次半影所在场景中的物理位置，获得目标物体(5)的正向传输矩阵A；其中，目标物体(5)的正向传输矩阵A为经目标物体(5)第二次散射后的光，入射到接收面(4)形成二次半影后，再经接收面(4)上二次半影所在区域第三次散射后，入射到选通相机(2)中的光场分布矩阵；S3、利用光场强度分布y和正向传输矩阵A，求解目标物体(5)散射出的光场强度分布的最优解S4、利用目标物体(5)散射出的光场强度分布的最优解对最优解去半影照明解算操作后，重构出目标物体(5)的图像。2.根据权利要求1所述的主动照明非视域二次半影成像方法，其特征在于，S2、根据目标物体(5)和二次半影所在场景中的物理位置，获得目标物体(5)的正向传输矩阵A的实现方式包括如下步骤：S21、根据目标物体(5)和二次半影所在场景中的物理位置，获得经目标物体(5)第二次散射后的光，入射到接收面(4)形成二次半影后，再经接收面(4)上二次半影所在区域第三次散射后，入射到选通相机(2)中的光场分布映射系数Ai,j；其中，经目标物体(5)上任意一点第二次散射后的光，入射到接收面(4)形成二次半影后，再经接收面(4)上二次半影所在区域第三次散射后，入射到选通相机(2)中的光场分布映射系数Ai,j的实现方式为：其中，xj为目标物体(5)上第j个点的位置矢量，j为目标物体(5)区域的离散变量；qi为接收面(4)进行第三次散射时，接收面(4)的二次半影区域上的第i个点的位置矢2CN113630560A权利要求书2/4页量，i为二次半影区域的离散变量；po为遮挡物(3)上透射窗(3‑1)内的第o个点的位置矢量，o为透射窗(3‑1)区域的离散变量；m为选通相机(2)的位置矢量；为目标物体(5)上xj处面元的法向量；为接收面(4)进行第三次散射时，接收面(4)的二次半影区域上qi处面元的法向量；α为接收面(4)上二次半影区域和目标物体(5)区域离散单元的比例系数；f(qi‑xj,m‑qi)为接收面(4)上，qi‑xj入射方向的光辐射度