CCD相机强度-涨落关联成像方法

摘要

本发明涉及一种CCD相机强度-涨落关联成像方法，将CCD相机对目标曝光各像素单元感应光子数信息采集并存储，按时间顺序将曝光时间划分为若干短时间窗，基于时间窗分别对各像素单元做光子数的统计分析，计算曝光时间内光子数及对应信息值的统计平均值和各时间窗口内的总和及涨落；各像素单元的存储信息按照光子数相对于平均值的大小分为正、负两组。对CCD的两个不同像素单元(可选择)之间曝光时间内各窗口计算光子数的关联或涨落关联，在此基础上计算两个像素单元之间归一化的光强度关联或其涨落关联，进而由热光关联成像的原理和方法得到目标的像。所得目标的像可以抗大气湍流扰动，具有热光量子鬼成像的分辨率以及接近100%或100%对比度。

主权项

一种CCD相机强度‑涨落关联成像方法，其特征在于包括以下步骤：1.1将具有电荷耦合器件CCD(2)的CCD相机光学系统(1)的镜头对准待测目标(7)取景，对待测目标(7)照相曝光后，电荷耦合器件CCD(2)通过CCD相机光学系统(1)接收到待测目标(7)反射或发射光子并将其转化为电信号；1.2将CCD各像素单元曝光光子数的输出信号按时序用数据采集卡(3)采集并存储，通过计算机(4)及软件将曝光时间划分为若干短时间窗口，根据各像素单元在各时间窗口内的光子总数计算每个像素单元的平均光子数，将各像素单元时间窗口平均光子数与各时间窗口光子数比较，大于或小于平均值的数值为涨落，且据此对像素单元时间窗口内的数据分类：大于平均值的为正，小于平均值的为负；具体为：通过计算机及软件将CCD接收光时间均匀划分为小的时间段，即标记为Δt₁,Δt₂,…,Δt_j,…的时间窗口，由步骤1.1得到的光子测量数据信息首先存储到CCD的寄存器中，然后通过计算机(4)与CCD的接口在一系列短的时间窗口内由数据采集卡(3)按各像素单元曝光光子数输出信号时序采集并存储；在各像素单元中选定的两个像素单元A和B，像素单元A和B接收照射光子的计数分别为n_jA和n_jB，j是时间窗口编号；利用计算机或图像卡软件计算CCD每个像素单元接收光时间内的平均光子数目和接着，使每个像素单元中的平均光子数与各时间窗口中实际光子数进行比较，将每个时间窗内的光子数分为“正”和“负”，即“正”、“负”确认：其中j表示窗口编号，α＝A或者B，光子数n及其涨落Δn分别对应于光场强度和它的涨落；1.3在各像素单元中选定的两个像素单元，用计算机(4)及软件对于选定的两个像素单元就同步时间窗口中的光子数或涨落的乘积进行计算：分别计算正‑正、负‑负、正‑负、负‑正的乘积，并将其按像素单元在曝光时间内归一化；具体为：将两个像素单元的光场强度及其涨落组合分组：正的为一组，负的为另一组，即，和表示两个像素单元都是正和都是负，对应于和和表示两个像素单元的涨落都是正和都是负，对应于和在A和B像素单元和通道时间窗同步校准之后，计算两个像素单元之间同步时间窗内强度涨落‑涨落关联的数值${\mathrm{\Delta R}}_{jPP}={\mathrm{\Delta n}}_{jA}^{(+)}\times {\mathrm{\Delta n}}_{jB}^{(+)},{\mathrm{\Delta R}}_{jPN}={\mathrm{\Delta n}}_{jA}^{(+)}\times {\mathrm{\Delta n}}_{jB}^{(-)},$${\mathrm{\Delta R}}_{jNP}={\mathrm{\Delta n}}_{jA}^{(-)}\times {\mathrm{\Delta n}}_{jB}^{(+)},{\mathrm{\Delta R}}_{jNN}={\mathrm{\Delta n}}_{jA}^{(-)}\times {\mathrm{\Delta n}}_{jB}^{(-)},$或在每个同步的时间窗中计算得到A和B两个像素单元之间四个强度‑强度关联的数值$R_{jPP}=n_{jA}^{(+)}\times n_{jB}^{(+)},R_{jPN}=n_{jA}^{(+)}\times n_{jB}^{(-)},$$R_{jNP}=n_{jA}^{(-)}\times n_{jB}^{(+)},R_{jNN}=n_{jA}^{(-)}\times n_{jB}^{(-)},$由照相过程中CCD测量的数据得到两两像素单元间归一化的光场强度涨落‑涨落关联和光场强度‑强度关联的数值其中S＝P或者N，S'＝P或者N，N_win是照相时间内同步短时间窗的总数；1.4按照像素单元间光场强度‑强度关联公式和光场强度涨落‑涨落关联公式的统计计算公式分别计算所选定的两个像素单元之间的光场强度‑光场强度关联和光场强度涨落‑涨落关联；具体为：像素单元A和B之间光场强度涨落‑涨落关联B_FF和光场强度‑强度关联B_PN的统计计算分别按照下面公式进行1.5利用以上计算获得的两个像素单元之间的光场强度‑光场强度关联和光场强度涨落‑涨落关联的结果，按照热光关联成像原理和方法，即可在图像显示器(6)或图像输出设备中得到目标的关联像；具体为：按照热光关联成像原理和方法，由上式计算得到的光场强度涨落‑涨落关联和光场强度‑强度关联与CCD像素单元对应，其中为0的像素单元，不显示图像，即背景；不为0的像素单元为图像的一个像素，据此即可在图像显示器(6)或图像输出设备中得到目标的关联像。