基于关联成像的三维信息获取方法

摘要

本发明公开了一种基于关联成像的三维信息获取方法，利用光源发出探测光，探测光经过空间光调制器处理后投射至目标物体，检测来自目标物体的反射光，并由预处理单元进行两次调制，分别进行存储，经过对缓存器中存储的随机图像和调制后的光强信息进行计算，从而获得目标物体的三维信息。本发明提出基于关联成像的三维信息获取方法，对于三维物体，在获取光强信号列之后，对其进行调制，仅需要两次二维信息的计算就可以获得三维信息，适用于远距离、快速的三维信息获取。

主权项

一种基于关联成像的三维信息获取方法，包括利用光源发出探测光，探测光经过空间光调制器处理后投射至目标物体，检测来自目标物体的反射光，根据该反射光确定目标物体的三维信息，其特征在于，具体包括如下步骤：(1)设定随机图像的总像素数N，设定两个光强信号的调制函数f(x)和f′(x)；(2)设定目标物体的检测次数M，并生成一个M×N维的观测矩阵，利用该观测矩阵生成M幅随机图像；(3)空间光调制器依次向光源发出的探测光中加载M幅随机图像中的一幅，得到带有随机图像信息的探测光，而后投射至目标物体；(4)检测来自目标物体的反射光的光强，每次检测时间为T，在检测时间T内得到信号列s1，其中，第j个数据可以记为s1，j，其中1表示第一副随机图像，j为信号列内各个数据点的序号；(5)在信号列数据s1，j中取有效范围内的数据点，所述的有效范围为：j1≤j≤j2，对所得到的有效范围内的数据点进行调制，得到调制后的信号列；调制时设Y′(1)＝0，Y″(1)＝0，当j＝j1的时候开始，进行Y′(1)＝Y′(1)+f(dj)×s1，j，Y″(1)＝Y″(1)+f′(dj)×s1，j运算，直到j＝j2为止；dj＝c(Δt·j+Δt′)，j1≤j≤j2；Δt为探测器每次采集信号的间隔时间；Δt′为探测器的延迟时间；c为光速；j为信号列内各个数据点的序号；j1和j2为有效范围内的数据点序号阈值；f和f′为步骤(1)所述的调制函数；(6)循环步骤(3)～步骤(5)直至M幅随机图像都发送完毕，对于第i副随机图像，对应得到信号列si，其中，第j个数据可以记为si，j，i为随机图像的序号；并进行Y′(i)＝Y′(i)+f(dj)×si，j，Y″(i)＝Y″(i)+f′(dj)×si，j的调制，完成M次检测，对应的得到M个调制后的信号列且表示为Y′和Y″： Y ′ = s 1 , j 1 · f ( d j 1 ) + s 1 , j 1 + 1 · f ( d j 1 + 1 ) + . . . + s 1 , j 2 · f ( d j 2 ) s 2 , j 1 · f ( d j 1 ) + s 2 , j 1 + 1 · f ( d j 1 + 1 ) + . . . + s 2 , j 2 · f ( d j 2 ) · · · s M , j 1 · f ( d j 1 ) + s M , j 1 + 1 · f ( d j 1 + 1 ) + . . . + s M , j 2 · f ( d j 2 ) ; Y ′ ′ = s 1 , j 1 · f ′ ( d j 1 ) + s 1 , j 1 + 1 · f ′ ( d j 1 + 1 ) + . . . + s 1 , j 2 · f ′ ( d j 2 ) s 2 , j 1 · f ′ ( d j 1 ) + s 2 , j 1 + 1 · f ′ ( d j 1 + 1 ) + . . . + s 2 , j 2 · f ′ ( d j 2 ) · · · s M , j 1 · f ′ ( d j 1 ) + s M , j 1 + 1 · f ′ ( d j 1 + 1 ) + . . . + s M , j 2 · f ′ ( d j 2 ) ; (7)对调制后的数据列Y′进行关联成像或者压缩感知的计算，得到包含有目标物体纹理信息和距离信息的数据列X′；对调制后的数据列Y″进行关联成像或者压缩感知的计算，得到同时包含有目标物体纹理信息和距离信息的数据列X″；由于调制函数f(x)和f′(x)已知，将X′和X″中的对应元进行运算，可求出纹理信息和距离信息，即为所述的三维信息。