用信號光束第i次照射待成像目標11時,得到第i 次透過待成像目標11的有用信號光束X13^mx3'與此同時,對應得到第i次經過窄帶濾鏡10 的有用閑置光束I?'進而分別得到M次透過待成像目標11的有用信號光束X 13^mx3m~ XM3°°X3°°和對應M次經過窄帶濾鏡10的有用閑置光束丫,·~Y M3°°X3°°,即透過待成像目標 11的有用信號光束和經過窄帶濾鏡10的有用閑置光束,并分別發(fā)送至電荷耦合設備12。
[0069] 步驟5,電荷耦合設備12分別用于探測透過待成像目標11的有用信號光束和經過 窄帶濾鏡10的有用閑置光束,分別得到電荷耦合設備12探測到的有效信號光束和電荷耦 合設備12探測到的有效閑置光束,并分別發(fā)送至信號處理模塊13。
[0070] 具體地,該電荷耦合設備12包含300 X 300個物理像素單元,首先將電荷耦合設備 12中300X300個物理像素單元重新進行劃分,使得電荷耦合設備12中每一個新物理像素 單元包含NXN個物理像素單元,得到電荷耦合設備12中
個新物理像素單元,然 后使用電荷耦合設備12中
個新物理像素單元分別用于探測透過待成像目標11 的有用信號光束和經過窄帶濾鏡10的有用閑置光束,即M次透過待成像目標11的有用信 號光束
和對應M次經過窄帶濾鏡10的有用閑置光束
分別得到電荷耦合設備12探測到的有效信號光束和電荷耦合設備12探測到的有效閑置光 束,電荷耦合設備12探測到的有效信號光束可以表示為_
電荷耦合設備 12探測到的有效閑置光束可以表示為:
N〈300,且為能被300整除的自然 數(shù)。
[0071] 步驟6,信號處理模塊13對電荷耦合設備12探測到的有效信號光束和電荷耦合設 備12探測到的有效閑置光束進行待成像目標11的量子成像,最終得到待成像目標11的量 子成像結果。
[0072] 具體地,信號處理模塊13分別接收電荷耦合設備12探測到的有效信號光束和電 荷耦合設備12探測到的有效閑置光束后,即分別接收電荷耦合設備12探測到的有效信號 光束
和對應電荷耦合設備12探測到的有效閑置光束
? 然后分別提取電荷耦合設備12第i次探測到的有效信號光束 _和電荷耦合設備12 第i次探測到的有效閑置光束
.對關聯(lián)像素對并計算該
對關聯(lián)像素對的協(xié) 方差,再計算第i次提取的^對關聯(lián)像素對協(xié)方差的平均值,進而得到M次提取的f ^對 關聯(lián)像素對,并計算其平均值,得到待成像目標11的量子成像結果;
[0073] 其中,i e {1,2,*"^}肩表示經過窄帶濾波片9的有用信號光束照射待成像目標 11的總次數(shù),i表示經過窄帶濾波片9的有用信號光束第i次照射待成像目標11,也表示 對應得到第i次經過窄帶濾鏡10的有用閑置光束。
[0074] 步驟6的具體子步驟為:
[0075] 6. 1)經過窄帶濾波片9的有用信號光束第一次照射待成像目標11后,信號處理 模塊13分別接收電荷耦合設備12第一次探測到的有效信號光束
和對應電荷耦合設
備12第一次探測到的有效閑置光束, 中的登對關 > .M 聯(lián)像素對,再求取該?對關聯(lián)像素對中每一對關聯(lián)像素對的協(xié)方差,并作為經過窄帶濾波 片9的有用信號光束第一次照射待成像目標11后得到的待成像目標11的灰度值。
[0076] 具體地,分別參照圖2與圖3,圖2為電荷耦合設備12探測到的有效信號光束示意 圖,圖3為電荷耦合設備12探測到的有效閑置光束示意圖;其中,Τ1、Τ2、Τ1、Τ2'均表示新 物理像素單元,并且Tl和Τ1'、Τ2和Τ2'分別是關聯(lián)像素對;N表示電荷耦合設備12中每 一個新物理像素單元包含NXN個物理像素單元N〈300,且為能被300整除的自然數(shù);本發(fā) 明中取N = 5。
[0077] 6. 2)經過窄帶濾波片9的有用信號光束第二次照射待成像目標11后,信號處理 模塊13分別接收電荷耦合設備12第二次探測到的有效信號光束
和對應電荷耦合設 備12第二次探測到的有效閑置光束
中的,對關 聯(lián)像素對,再求取該?對關聯(lián)像素對中每一對關聯(lián)像素對的協(xié)方差,并作為經過窄帶濾波 片9的有用信號光束第二次照射待成像目標11后得到的待成像目標11的灰度值。
[0078] 重復此過程,直到經過窄帶濾波片9的有用信號光束第M次照射待成像目標11 后,信號處理模塊13分別接收電荷耦合設備12第M次探測到的有效信號光束
對應電荷耦合設備12第M次探測到的有效閑置光束
I對關聯(lián)像素對,再求取該#對關聯(lián)像素對中每一對關聯(lián)像素對的協(xié)方差, 并作為經過窄帶濾波片9的有用信號光束第M次照射待成像目標11后得到的待成像目標 11的灰度值。
[0079] 6. 3)計算經過窄帶濾波片9的有用信號光束M次照射待成像目標11后得到的待 成像目標11的對灰度值的平均值,進而得到待成像目標11的量子成像結果。
[0080] 本發(fā)明的成像效果可以通過以下仿真實驗得到說明。
[0081] ( -)仿真條件
[0082] 按照實驗光路設置,電荷耦合設備(CCD) 12型號為ixon-ultra-888,為普林斯頓 40(?1?,其像素分辨率為13以111\13以111,探測波長范圍是30011111-110011111,對91411111的光束探 測效率可以達到30 %,像素大小為20um,量子效率可以達到80 %,電荷耦合設備(CXD) 12曝 光時間為ls,在電荷耦合設備(CCD) 12的成像區(qū)域選取包含圖像信息的300 X 300像素區(qū)域 為待成像目標11,照射待成像目標11的次數(shù)M為1000,待成像目標11為玻璃上通過鍍鈦 形成的字母"XD",大小為3mm 2,吸收系數(shù)為0. 1。
[0083] 分別針對以下三種情況進行仿真:1)干擾光等于5倍信號光束強度;2)干擾光強 度等于20倍信號光束強度;干擾的添加方式是:通過另一個激光器產生平行于激光器1的 激光脈沖,然后該激光脈沖入射到旋轉的毛玻璃上,通過透鏡6使得透過毛玻璃的激光脈 沖平行于信號光束;此處通過控制該另一個激光器的輸出功率改變干擾強度。
[0084] (二)仿真內容
[0085] 在所述仿真條件下,進行實驗,分別得到圖4(a)~圖4(d)和圖5(a)~圖5(d);其 中,圖4(a)為干擾強度為信號強度5倍時,電荷耦合設備(CCD)12探測到的透過待成像目 標11的信號光束光場示意圖;圖4(b)為干擾強度為信號強度5倍時,透過窄帶濾波鏡10 的閑置光束光場示意圖;圖4(c)為干擾強度為信號強度5倍時,依據(jù)亞散粒噪聲弱吸收目 標量子成像方法對待成像目標11的量子成像結果示意圖;圖4(d)為干擾強度為信號強度 5倍時,依據(jù)本發(fā)明方法對待成像目標11的量子成像結果示意圖;圖5(a)為干擾強度為信 號強度10倍時,CCD12探測到的透過待成像目標11的信號光束光場示意圖;圖5(b)為干 擾強度為信號強度10倍時,透過窄帶濾波片10的閑置光束光場示意圖;圖5(c)為干擾強 度為信號強度10倍時,依據(jù)亞散粒噪聲弱吸收目標量子成像方法對待成像目標11的量子 成像結果示意圖;圖5(d)為干擾強度為信號強度10倍時,依據(jù)本發(fā)明方法對待成像目標 11的量子成像結果示意圖。
[0086] (三)結果分析
[0087] 當干擾強度為信號光束強度5倍時,即干擾強度比較小的時候,很明顯可以看出 本發(fā)明方法相比于亞散射粒噪聲具有更好的成像效果。
[0088] 當干擾強度等于10倍信號光束強度時,若選擇亞散粒噪聲量子成像方法進行待 成像目標11的量子成像結果,會使待成像目標11完全淹沒在干擾中,無法完成待成像目標 11的量子成像結果;如果使用本發(fā)明方法進行待成像目標11的量子成像,可以清晰地看到 待成像目標11的量子成像結果及其細節(jié);很明顯,在干擾強度很強時,本發(fā)明方法相比于 亞散射粒噪聲具有更好的量子成像效果。
[0089] 從以上仿真結果可以看出,本發(fā)明方法相比于亞散粒噪聲量子成像方法在成像背 景存在干擾時具有更好的量子成像效果,即可以抑制干擾對成像的影響。
[0090] 當干擾強度等于5倍信號光強度時,圖4(a)的量子成像結果不是很清晰,只能大 概看到輪廓;明顯可以看出圖4(d)比圖4(c)的量子成像效果好。
[0091] 當干擾強度等于10倍信號光強度時,圖5(c)和圖5(d)分別為亞散粒噪聲關聯(lián)成 像方法和本發(fā)明方法的量子成像結果;明顯可以看出亞散粒噪聲弱吸收目標量子成像方法 沒法成像,而本發(fā)明方法得到的量子成像結果中可以清晰地看清楚待成像目標11。
[0092] 從以上仿真結果可以看出,利用本發(fā)明方法可以在強干擾下保持很好的成像效 果。
[0093] 綜上所