一種基于關(guān)聯(lián)成像的距離測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種檢測技術(shù)，特別設(shè)及一種基于關(guān)聯(lián)成像的距離測量技術(shù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前的距離測量技術(shù)一般只能測量目標(biāo)物體的距離，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能單一，不能獲 得物體的圖像等信息。專利"距離測量"（專利申請?zhí)?01080011510. 9)介紹了一種利用發(fā) 射和接收脈沖序列的相位差實(shí)現(xiàn)距離測量，該方法生成具有脈沖序列的發(fā)射信號，該脈沖 信號具有規(guī)定的脈沖重復(fù)頻率，使得發(fā)射信號在頻域中具有頻率疏，將發(fā)射信號導(dǎo)向待測 物體，并且接受從目標(biāo)物體反射的反射信號，然后根據(jù)頻率疏規(guī)定的譜線確定發(fā)射信號和 反射信號相位差，根據(jù)相位差實(shí)現(xiàn)測距。該個結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制作和安裝調(diào)試要求較高，操 作繁瑣。并且只能測量距離，不能獲得物體的圖像等信息，功能單一。
[0003] 關(guān)聯(lián)成像是一種不同于傳統(tǒng)成像方式的新型成像技術(shù)，它利用光場相關(guān)性進(jìn)行成 像，關(guān)聯(lián)成像只需要一個沒有空間分辨能力的單像素探測器獲取來自物體的光，而具有空 間分辨能力的探測器用來探測光源信息，通過關(guān)聯(lián)運(yùn)算即可獲得物體的像。關(guān)聯(lián)成像最初 是利用自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的糾纏光子對實(shí)現(xiàn)的，但之后人們利用腰熱光、熱光源同樣可 W實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)成像，大多數(shù)研究者關(guān)注成像的光源、成像的本質(zhì)。但是對于關(guān)聯(lián)成像的應(yīng)用較 少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明是針對現(xiàn)在距離測試存在的問題，提出了一種基于關(guān)聯(lián)成像的距離測量方 法，根據(jù)關(guān)聯(lián)成像基本原理，提出一種不同于傳統(tǒng)距離測量的新方法，不僅可W測量距離， 還能夠獲得物體的圖像等大量信息。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案為；一種基于關(guān)聯(lián)成像的距離測量方法，具體包括如下步驟：
[0006] 1)獲取檢測光路光強(qiáng)；搭建測距系統(tǒng)光路，激光從激光發(fā)生器輸出，輸入到準(zhǔn)直 器矯正，然后照射到空間光調(diào)相板進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制光從空間光調(diào)相板輸出，透過目標(biāo)物體和 雙透鏡，光強(qiáng)被單像素探測器收集，送入計(jì)算機(jī)，同時計(jì)算機(jī)輔助，輸出驅(qū)動控制信號，不斷 改變空間光調(diào)相板相位，多組檢測光路光強(qiáng)Bf;
[0007] 2)模擬參考光路光強(qiáng)；根據(jù)菲涅爾-惠更斯理論，模擬出參考光路上不同傳播距 離Z所對應(yīng)的光強(qiáng)It(x，y，幻；
[000引如關(guān)聯(lián)運(yùn)算成像和測距；將步驟1)和。所得B濟(jì)It(x，y，Z)做相關(guān)運(yùn)算，得到 一系列不同參考距離Z對應(yīng)的恢復(fù)圖像，計(jì)算恢復(fù)圖像的峰值信噪比，峰值信噪比最大對 應(yīng)的參考距離即是測量距離。
[0009] 所述步驟1)中檢測光路光強(qiáng)Br為：
[0010] B,=III,(x,y,L)T(x,y)dxdy
[0011] 其中，T(x，y)表示目標(biāo)物體，If(x，y，L)表示在檢測光路上，光從空間光調(diào)相板出 輸后傳播距離L的光強(qiáng)，不斷改變相位板，迭代操作N次，可得檢測光路光強(qiáng)町。
[0012] 所述步驟2)模擬出參考光路上不同傳播距離Z處所對應(yīng)的光強(qiáng)If(X，y，幻為：
[0013] Ir(x，y，幻=|Er(x，y，幻 |2，
[0014]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于關(guān)聯(lián)成像的距離測量方法，其特征在于，具體包括如下步驟： 1) 獲取檢測光路光強(qiáng)：搭建測距系統(tǒng)光路，激光從激光發(fā)生器輸出，輸入到準(zhǔn)直器矯 正，然后照射到空間光調(diào)相板進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制光從空間光調(diào)相板輸出，透過目標(biāo)物體和雙透 鏡，光強(qiáng)被單像素探測器收集，送入計(jì)算機(jī)，同時計(jì)算機(jī)輔助，輸出驅(qū)動控制信號，不斷改變 空間光調(diào)相板相位，多組檢測光路光強(qiáng) 2) 模擬參考光路光強(qiáng)：根據(jù)菲涅爾-惠更斯理論，模擬出參考光路上不同傳播距離Z 所對應(yīng)的光強(qiáng)仁(x，y，Z); 3) 關(guān)聯(lián)運(yùn)算成像和測距：將步驟1)和2)所得心和Mx，y，Z)做相關(guān)運(yùn)算，得到一系 列不同參考距離Z對應(yīng)的恢復(fù)圖像，計(jì)算恢復(fù)圖像的峰值信噪比，峰值信噪比最大對應(yīng)的 參考距離即是測量距離。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于關(guān)聯(lián)成像的距離測量方法，其特征在于，所述步驟1)中檢 測光路光強(qiáng)4為： Br=/ I I r(x, y, L)T(x, y)dxdy 其中，T(x，y)表示目標(biāo)物體，IJX，y，L)表示在檢測光路上，光從空間光調(diào)相板出輸后 傳播距離L的光強(qiáng)，不斷改變相位板，迭代操作N次，可得檢測光路光強(qiáng)4。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于關(guān)聯(lián)成像的距離測量方法，其特征在于，所述步驟2)模擬 出參考光路上不同傳播距離Z處所對應(yīng)的光強(qiáng)IJx，y，Z)為： Ir (x, y, Z) = |Er(x, y, Z) |2,
其中，hz(x，y)表示參考光路上傳播距離Z的菲涅耳傳播函數(shù)，符號(?表示卷積計(jì)算， E"x, y, 0)為照射到空間光調(diào)相板前的入射光的電場分布，E"x, y, Z)為從空間光調(diào)相板輸 出，傳播距離Z后的光的電場分布。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于關(guān)聯(lián)成像的距離測量方法，其特征在于，所述步驟3)中恢 復(fù)圖像的像素值〇(x，y):
其中，
表示N次操作單像素探測器檢測到的N個光強(qiáng)均值，改變Z值值大 小，利用計(jì)算機(jī)模擬出一系列參考光路光強(qiáng)，可得一系列恢復(fù)圖像。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于關(guān)聯(lián)成像的距離測量方法，基于關(guān)聯(lián)成像基本原理，實(shí)現(xiàn)空間光調(diào)相板到目標(biāo)物體之間距離的測量。關(guān)聯(lián)成像需要兩路光強(qiáng)做相關(guān)運(yùn)算來成像，一路通過目標(biāo)物體被單像素探測器檢測，即是檢測光路光強(qiáng)；另一路不通過目標(biāo)物體，直接被具有空間分辨力的探測器檢測，即是參考光路光強(qiáng)，將兩者做相關(guān)運(yùn)算成像，具有抗干擾性強(qiáng)，穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)；通過成像來達(dá)到測量距離的目標(biāo)，在實(shí)現(xiàn)測量距離同時，也獲得物體圖像，獲得了物體大量的信息，這是傳統(tǒng)測距方法所不具備的。
【IPC分類】G01S11-12
【公開號】CN104865566
【申請?zhí)枴緾N201510263692
【發(fā)明人】秦川, 魏凱, 戴博, 張大偉, 王 琦, 陶春先
【申請人】上海理工大學(xué)
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月21日