一種油畫的三維太赫茲成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于三維太赫茲成像技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種油畫的三維太赫茲成 像方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 三維成像是油畫修復(fù)程序中的重要步驟。通過三維成像技術(shù)，在修復(fù)師肉眼無法 觀測的情況下，深入檢測并分析油畫材料和繪畫層結(jié)構(gòu)，幫助修復(fù)師判定油畫是否需要修 復(fù)，并為修復(fù)師擬定修復(fù)方案提供科學(xué)依據(jù)，從而有效避免了油畫修復(fù)程序中由修復(fù)師個(gè) 人經(jīng)驗(yàn)帶來的不確定因素。目前對油畫進(jìn)行三維成像的方法有顯微鏡檢測、紅外光線檢測、 X射線檢測、紫外熒光檢測、斜角光線檢測和反射光線檢測，由于所用射線的穿透性差，這些 檢測方法均不能對油畫實(shí)現(xiàn)真正的三維成像。
[0003]太赫茲成像技術(shù)與其它波段的成像技術(shù)相比，它所得到的探測圖像的分辨率和景 深都有明顯提高，此外，許多非金屬非極性材料對太赫茲射線的吸收較小，且太赫茲波在非 均勻物質(zhì)中的散射較少，因而在成像過程中不容易破壞待測物質(zhì)。常見的太赫茲成像應(yīng)用 領(lǐng)域有安檢安防、化學(xué)品鑒定、質(zhì)量控制等，對成像的分辨率要求不高，而油畫的厚度相對 很薄，對三維成像的深度分辨率要求很高，所以現(xiàn)有的太赫茲成像方法對油畫進(jìn)行三維成 像仍不能達(dá)到很好的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種油畫的三維太赫茲成像 方法，其目的在于提高油畫三維成像的分辨率，為油畫修復(fù)師提供科學(xué)參考，減少油畫修復(fù) 程序中的不確定因素，由此解決原有油畫三維成像所用的電磁波或射線穿透性差，以及現(xiàn) 有的太赫茲成像方法用于油畫成像時(shí)分辨率低的技術(shù)問題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種油畫的三維太赫茲成像方法，其特征在于，包 括如下步驟：（1)生成周期性鋸齒狀太赫茲連續(xù)波發(fā)射信號；（2)將發(fā)射信號分成兩路，得 到第一發(fā)射信號和第二發(fā)射信號；將第一發(fā)射信號聚焦到待測油畫上；(3)將第二發(fā)射信 號和第一發(fā)射信號經(jīng)待測油畫的不同畫層反射后得到的多路反射信號通過混頻器混頻，得 到與多路反射信號一一對應(yīng)的多路差頻信號；(4)分別對各路差頻信號進(jìn)行采樣，其中，對 每一路差頻信號，采樣得到兩個(gè)離散的數(shù)據(jù)序列；對每一路差頻信號的兩個(gè)離散的數(shù)據(jù)序 列分別進(jìn)行離散傅里葉變換，得到與多路反射信號一一對應(yīng)的第一分析信號和第二分析信 號；（5)根據(jù)與多路反射信號一一對應(yīng)的第一分析信號和第二分析信號，得到各路反射信 號對應(yīng)的油畫畫層到混頻器的距離；（6)改變第一發(fā)射信號聚焦到待測油畫上的位置；（7) 重復(fù)執(zhí)行步驟（3)?（6)，使第一發(fā)射信號聚焦到待測油畫上的位置遍歷待測油畫上的所 有成像區(qū)域，得到待測油畫成像區(qū)域中的每一個(gè)位置對應(yīng)的所有油畫畫層到混頻器的距 離，進(jìn)而得到待測油畫成像區(qū)域中不同畫層的點(diǎn)的位置信息；(8)根據(jù)待測油畫成像區(qū)域 中不同畫層的點(diǎn)的位置信息及其對應(yīng)的反射信號光強(qiáng)，重建油畫，得到油畫的三維圖像。
[0006] 優(yōu)選地，所述步驟⑷中，任一路反射信號R對應(yīng)的第一分析信 號(k)和第二分析信號V2(k)分別為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種油畫的三維太赫茲成像方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 生成周期性鋸齒狀太赫茲連續(xù)波發(fā)射信號； (2) 將發(fā)射信號分成兩路，得到第一發(fā)射信號和第二發(fā)射信號；將第一發(fā)射信號聚焦 到待測油畫上； (3) 將第二發(fā)射信號和第一發(fā)射信號經(jīng)待測油畫的不同畫層反射后得到的多路反射信 號通過混頻器混頻，得到與多路反射信號一一對應(yīng)的多路差頻信號； (4) 分別對各路差頻信號進(jìn)行采樣，其中，對每一路差頻信號，采樣得到兩個(gè)離散的數(shù) 據(jù)序列；對每一路差頻信號的兩個(gè)離散的數(shù)據(jù)序列分別進(jìn)行離散傅里葉變換，得到與多路 反射信號 對應(yīng)的第一分析信號和第二分析信號； (5) 根據(jù)與多路反射信號一一對應(yīng)的第一分析信號和第二分析信號，得到各路反射信 號對應(yīng)的油畫畫層到混頻器的距離； (6) 改變第一發(fā)射信號聚焦到待測油畫上的位置； (7) 重復(fù)執(zhí)行步驟（3)?（6)，使第一發(fā)射信號聚焦到待測油畫上的位置遍歷待測油畫 上的所有成像區(qū)域，得到待測油畫成像區(qū)域中的每一個(gè)位置對應(yīng)的所有油畫畫層到混頻器 的距離，進(jìn)而得到待測油畫成像區(qū)域中不同畫層的點(diǎn)的位置信息； (8) 根據(jù)待測油畫成像區(qū)域中不同畫層的點(diǎn)的位置信息及其對應(yīng)的反射信號光強(qiáng)，重 建油畫，得到油畫的三維圖像。
2. 如權(quán)利要求1所述的油畫的三維太赫茲成像方法，其特征在于，所述步驟（4)中，任 一路反射信號R對應(yīng)的第一分析信號V, (k)和第二分析信號V2 (k)分別為： 和 ， 其中
， f〇為第二發(fā)射信號的中心頻率，B為掃頻帶寬，td為反射信號R相對第二發(fā)射信號的時(shí)延，N為單個(gè)離散的數(shù)據(jù)序列的采樣點(diǎn)數(shù)，k為正數(shù)。
3. 如權(quán)利要求2所述的油畫的三維太赫茲成像方法，其特征在于，所述步驟（5)中，反 射信號R對應(yīng)的油畫畫層到混頻器的距離為：
其中，c為真空光速，rouiKK^)表示取與最接近的整數(shù)。 22
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種油畫的三維太赫茲成像方法。將發(fā)射信號分成兩路，得到第一發(fā)射信號和第二發(fā)射信號；將第一發(fā)射信號聚焦到待測油畫上；將第二發(fā)射信號和第一發(fā)射信號經(jīng)待測油畫的不同畫層反射后得到的多路反射信號通過混頻器混頻，得到與多路反射信號一一對應(yīng)的多路差頻信號；對不同油畫畫層對應(yīng)的差頻信號進(jìn)行采樣，對每一路差頻信號，采樣得到兩個(gè)離散的數(shù)據(jù)序列，對每一路差頻信號的兩個(gè)離散的數(shù)據(jù)序列分別進(jìn)行離散傅里葉變換，得到與多路反射信號一一對應(yīng)的第一分析信號和第二分析信號；根據(jù)分析信號的相位和幅度最大值所在的位置，得到待測位置各畫層到混頻器的距離。本發(fā)明能有效提高油畫三維成像的分辨率，為油畫修復(fù)師提供科學(xué)參考。
【IPC分類】G01N21-3586
【公開號】CN104614339
【申請?zhí)枴緾N201510026532
【發(fā)明人】王可嘉, 張振偉, 劉勁松, 張存林, 楊振剛, 牛麗婷
【申請人】華中科技大學(xué), 首都師范大學(xué), 故宮博物院
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月19日