【摘 要】
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复杂的环境背景通常会影响人们对目标信息的获取与判断,针对不能直接观测的目标,人们无法从中有效地识别目标特征。在这样的前提下,对于隐藏在散射介质后的目标,它所成的散斑像是无法直接识别目标信息的,但是散斑图像中携带着大量与目标表面物理特性有关的信息,即包含目标的特征信息,这些信息可以作为对隐藏目标进行识别的依据。通过对目标的散斑图像进行识别,可以在医学检测、天文观测、目标探测等领域发挥巨大作用。本课题
【基金项目】
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科技厅项目基金(编号:0101-302011901);
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复杂的环境背景通常会影响人们对目标信息的获取与判断,针对不能直接观测的目标,人们无法从中有效地识别目标特征。在这样的前提下,对于隐藏在散射介质后的目标,它所成的散斑像是无法直接识别目标信息的,但是散斑图像中携带着大量与目标表面物理特性有关的信息,即包含目标的特征信息,这些信息可以作为对隐藏目标进行识别的依据。通过对目标的散斑图像进行识别,可以在医学检测、天文观测、目标探测等领域发挥巨大作用。本课题对现有的散斑图像识别方法进行分析和研究后,提出了叠加短曝光像频谱并结合傅里叶变换算法的方法对目标散斑图像进行恢复及识别,无需进行自相关运算和选取相位恢复算法来对散斑图像处理,有效降低了算法的复杂性。主要研究内容如下:(1)将散射介质的相位引入光瞳函数,根据新的光瞳函数计算散射成像系统的点扩展函数(PSF);然后数值模拟并分析了散射成像系统短曝光PSF与长曝光PSF;最后对散射成像系统的光学传递函数(OTF)进行了计算,分别数值模拟了短曝光和长曝光情况下散射成像系统的OTF,并作出调制传递函数(MTF)的三维及截面图。结果表明短曝光PSF和短曝光MTF中散斑现象明显,长曝光PSF和长曝光MTF中散斑基本被消掉了。(2)建立获取目标散斑图像的光路模型,对目标物体散斑图像的恢复及识别进行仿真。首先利用叠加短曝光像频谱的方法针对两个等强度的点光源成像进行分析,从散斑图中恢复了其傅里叶变换条纹,验证了该方法的可行性;然后利用Matlab分别从叠加次数、圆形光阑大小对目标物体散斑图像恢复及识别的影响以及不同目标成散斑像的恢复及识别等三个方面来进行仿真,验证了叠加短曝光像频谱的方法结合傅里叶变换算法能够从散斑图像中恢复目标特征信息,进而识别目标。(3)设计并搭建了散射成像系统的实验平台,选择合适的光学仪器并确认实验参数,然后由已知实验参数计算并确定目标物体及光阑尺寸大小。通过实验光路完成采集目标物体散斑图像的实验,然后利用Matlab对获取的散斑图像进行处理并分析结果。实验结果表明从恢复的图像中可以识别出目标物体的特征,与原散斑图像相比,目标信息明显。本文通过对激光散斑统计特性及散射成像系统光学传递函数的分析,利用散射成像系统短曝光成像和长曝光成像的特点,对隐藏在散射介质后的目标物体进行恢复及识别,最终结果表明由目标所成散斑图像可有效恢复目标图像,识别目标特征。
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