(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210695210.1 (22)申请日 2022.06.20 (71)申请人 湖南大学 地址 410082 湖南省长 沙市岳麓区麓山 南 路1号湖南大 学 (72)发明人 许阳婷　傅喜泉　白艳锋　 (51)Int.Cl. G06T 5/00(2006.01) G06T 7/66(2017.01) G06T 7/60(2017.01) H04N 5/232(2006.01) H04N 5/357(2011.01) G01C 3/00(2006.01) (54)发明名称 一种快速对焦的关联成像方法 (57)摘要 本发明公开了一种快速对焦的关联成像方 法。 将每k次采样桶探测器获得的所含目标信息 的光场总强度与CCD探测器获得的光源空间强度 进行关联计算； 利用去噪算法消除每k次采样关 联成像结果的背景噪声； 通过零阶矩、 一阶矩和 二阶矩确定每k次采样获得的目标物体质心及大 小， 实现对焦目标物体； 将获得的目标物体质心 及大小代入关联计算中参考光路， 得到新参考光 信号并与物 光重新进行关联计算， 根据先验信息 可去除n张质量不好的成像结果； 将m ‑n次新关联 成像结果取m ‑n次获得的目标物体大小的平均值 进行叠加最终得到去除运动模糊的目标物体的 像。 本发明既能实现对运动目标的快速对焦又能 消除运动模糊给最终成像造成的影响， 原理科 学， 装置简单， 容 易实现。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 115100056 A 2022.09.23 CN 115100056 A 1.一种快速对焦的关联成像方法， 包括激光源、 分束器、 CCD探测器、 目标物体、 无空间 分辨能力的单像素桶探测器、 计算机， 其特 征在于， 所述方法包括： (1)激光源输出的赝热光经 过分束器分为相同的两 部分， 即第一分束光和第二分束光； 所述第一分束光照 射目标物体被无空间分辨 能力的单像素桶探测器探测， 获得含目标 信息的光场总强度， 即物光； 所述第二分束光自由传输后被C CD探测器探测， 得到光源空间强度， 即参 考光； (2)将每k次采样获得的所含目标信息的光场总强度与光源空间强度进行二阶关联计 算； (3)利用去噪算法消除每k次采样获得的目标物体关联成像结果的背景噪声； (4)通过零阶矩、 一阶矩和二阶矩确定每k次采样获得的目标物体质心及大小， 实现对 焦目标物体； (5)将获得的目标物体质心及大小代入关联计算中参考光路， 即参考光在对应时间间 隔下只取定位范围； (6)每k次采样得到的新参考光与物光重新进行关联计算， 根据先验信息去除n张质量 不好的成像结果； (7)m‑n次新关联成像结果取m ‑n次获得的目标物体大小的平均 值进行叠加得到去除运 动模糊的目标物体的像。 2.根据权利要求1所述的一种快速对焦的关联成像方法， 其特征在于： 所述目标物体在 整个采样过程中 需在系统的视场(FOV)内移动。 3.根据权利要求1所述的一种快速对焦的关联成像方法， 其特征在于： 所述每k次采样 中k为大于或等于1且小于总采样次数N的整数。 4.根据权利要求1所述的一种快速对焦的关联成像方法， 其特征在于： 所述去噪算法可 为BM3D算法、 CLEAN算法等， 对 得到的小采样模糊图像进 行处理， 消除背 景噪声， 确定目标物 体所在位置 。 5.根据权利要求1所述的一种快速对焦的关联成像方法， 其特征在于： 所述零阶矩、 一 阶矩和二阶矩分别为， 零阶矩求得图像的像素和， 即m00； 一阶矩求得x、 y坐标乘x、 y灰度的 和， 即m10、 m01； 质心由零阶矩与一阶矩联合 求出， 公式为： 二阶矩为m20、 m11、 m02用于计算目标物体的形状方向， 公式为： 其中， θ 为主轴方向角， 为长轴, 为主轴, 为短轴。 6.根据权利要求1所述的一种快速对焦的关联成像方法， 其特征在于： 所述m次关联成 像结果中m＝ N/k， 其中， N为总采样次数， k 为小样本间隔内的采样次数。 7.根据权利要求1所述的一种快速对焦的关联成像方法， 其特征在于， 所述将每k次采权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115100056 A 2样获得的所含目标信息的光场总强度与光源空间强度进行二阶关联计算， 关联计算的公式 如下： 其中， O(x,y)为每k次采样获得的关联成像结果， x、 y为二维图像坐标， Ii(x,y)和Bi分别 为k次采样中第i个参 考光和物光信号， < ·>为均值。 8.根据权利要求1所述的一种快速对焦的关联成像方法， 其特征在于， 所述每k次采样 得到的新 参考光与物光重新进行关联计算， 关联计算的公式如下： 其中， Δx、 Δy为每k次采样获得的目标物体质心。 9.根据权利要求1所述的一种快速对焦的关联成像方法， 其特征在于， 所述m ‑n次新关 联成像结果取m ‑n次获得的目标物体大小的平均值进 行叠加得到去除运动模糊的目标物体 的像， 公式如下： 其中， O'(x,y)为利用本方法得到的消除运动模糊的目标的像， N为总采样次数， ε代表 噪声， Tk代表测量时间， 即t(k ‑1)N/m+1‑t(k)N/m。 10.根据权利要求1所述的一种快速对焦的关联成像方法， 其特征在于， 所述快速对焦 中快速取决于系统的采样频率， 公式如下： 其中， v是探测目标运动速度或者系统抖动速度， 是桶探测器采样频率， k每个小采样 间隔内的采样数， l是照明系统与物体之间的距离， θr是系统的角分辨 率。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115100056 A 3