用于经由雾的图像增强的弹道光调制制造技术

一种自适应照明设备，该自适应照明包括：光源、空间光调制器和处理电路。此外，处理电路被配置为通过针对用于生成一个或更多个局部照明的照射模式图的调制信号来驱动空间光调制器；基于模式图来扫描目标对象上的一个或更多个局部照明；以及预先计算模式图，使得在位于预定距离处且没有散射介质的虚拟目标上增强一个或更多个局部照明的光强度。强一个或更多个局部照明的光强度。强一个或更多个局部照明的光强度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于经由雾的图像增强的弹道光调制
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年1月28日提交的美国临时申请No.62/797,363和2019年1月28日提交的No.62/797,366的优先权，通过引用将其全部内容并入本文。附加地，在此通过引用并入相关申请13060US01、13061US01和13062US01的全部内容。

技术介绍

[0003]许多应用涉及通过散射介质(例如，雾、雨、雪、灰尘和/或污染物)传输光。例如，在道路上行驶并在交通中巡航的车辆也可能必须在这些散射介质中的一种或更多种中运行。同样，对于机场的飞机、水下交通、生物成像中的组织等，视觉可能受到介质散射处理的影响。当试图通过这些散射介质成像时，会产生若干不利影响。例如，图像由于吸收而变暗，光的严重散射导致光被散射到其他路径中而不是进入接收器或人眼，并且图像由于非均匀散射介质而产生的来自目标对象的波前失真而变得扭曲。此外，由于散射介质的强反向散射和从散射介质后面的目标对象获取的弱信号信息，图像对比度变低。例如，在驾驶员的视力受到影响并且如交通标志、路边标记、行人等目标对象更难看清的重雾、下雨或下雪的环境下，这种情况在交通中经常发生。
[0004]为了更清楚地看到标记，驾驶员经常通过打开大功率前灯(即，远光灯)来增加照度。然而，驾驶员通过使用远光灯不是观察到更清晰的交通标志，而是由于空气中的水颗粒产生的强反向散射光而在驾驶员的汽车前方看到了明亮的“墙”或眩光。这也可以称为反向散射噪声。反向散射噪声使驾驶员更加难以看清，这能够使驾驶员处于其中使驾驶员和其他人处于危险之中的危险驾驶情形。例如，随后的后果可能包括在已经很糟糕的天气条件下关闭高速公路对经济造成的冲击。由于尚未解决通过散射介质进行稳健成像的问题，这个问题也极大地影响了自主驾驶车辆的部署。
[0005]已经提出了各种方法来解决如何减少反向散射噪声的影响。例如，一种方法是时间门控检测，其目的是通过及时打开检测器接收来自目标对象的反射信号来仅检测信号信息，同时减少反向散射噪声的检测，以提高信噪比。在这种方法中，应该提前知道开启检测器的时刻，或者目标与检测器之间的距离。例如，这种方法的问题是在目标对象移动时为了获取关于目标对象与汽车(驾驶员)之间距离的准确信息所需的实时反馈信息。虽然使用同步脉冲照明来获取距离，但与激光雷达类似，在恶劣天气条件下检测器获取的信息较少，可能不足以区分目标对象。提出了通过采用雪崩光电二极管阵列滤除在雾后面的对象目标的时间统计分析方法。但是，统计噪声有时可能导致错误的正响应。另一种方法是通过采用音频噪声消除方法来降低反向散射噪声，其中引入了光学相位相反(与反向散射噪声相比pi相移)的参考光束，以破坏性地干扰反向散射噪声。因为通过已知方法测量或计算出的反向散射噪声的相位分布可能包括来自散射介质的不同层的所有分布，所以添加到参考光束上的相反相位不能充分抵消所有噪声。换言之，反向散射噪声可能已经是来自不同层的反向散射光束之间干涉的结果。此外，可能需要将反向散射噪声与检测器接收到的从目标对象反射的信号光区分开来。
[0006]光学系统中图像的质量取决于成像系统的强度(亮度)、对比度(信噪比)和分辨率。当出现恶劣天气条件时，反向散射噪声会降低对比度，散射处理会显著减少从目标对象反射的光并防止其到达检测器。此外，由于在光穿过散射介质时添加至光上的非均匀散射介质，重度散射处理可能使成像失真。通过改善经由散射介质的可视化来提高成像质量需要解决这三个问题。
[0007]本文提供的“
技术介绍
”描述是为了概括地呈现本公开的上下文。当前被称为专利技术人的工作，就其在本
技术介绍
部分中所描述的范围而言，以及在提交申请时可能不符合现有技术的描述方面，均未明示地或隐式地承认本专利技术的现有技术。

技术实现思路

[0008]根据所公开主题的各方面，一种设备包括：光源、空间光调制器和处理电路。此外，处理电路被配置为通过针对用于生成一个或更多个局部照明的照射模式图的调制信号来驱动空间光调制器；基于模式图来扫描目标对象上的一个或更多个局部照明；以及预先计算模式图，使得在位于预定距离处且没有散射介质的虚拟目标上增强一个或更多个局部照明的光强度。
[0009]上述段落是作为一般性介绍而提供的，并非旨在限制所附权利要求的范围。通过参考以下结合附图的详细描述，将最好地理解所描述的实施方式以及进一步的优点。
附图说明
[0010]当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述，随着本公开内容的更完整理解及其许多附带优点变得更好地理解，将容易获得对本公开内容的更完整理解及其许多附带优点，在附图中：
[0011]图1例示了根据所公开主题的一个或更多个方面的示例性自适应照明成像系统；
[0012]图2A是根据所公开主题的一个或更多个方面的用于增强被散射介质模糊的图像的方法的算法流程图；
[0013]图2B是根据所公开主题的一个或更多个方面的用于确定预加载的优化入射光模式图的方法的算法流程图；
[0014]图3例示了根据所公开主题的一个或更多个方面的被配置为确定预加载的优化入射模式图的示例性实验设置；
[0015]图4例示了根据所公开主题的一个或更多个方面的自适应照明成像系统的示例性示意图；
[0016]图5A例示了根据所公开主题的一个或更多个方面在没有雾的情况下获取的目标对象的示例性图像；
[0017]图5B例示了根据所公开主题的一个或更多个方面的目标上的示例性局部照明；
[0018]图5C例示了根据所公开主题的一个或更多个方面的目标上的示例性局部照明；
[0019]图5D例示了根据所公开主题的一个或更多个方面的目标上的示例性局部照明；
[0020]图5E例示了根据所公开主题的一个或更多个方面的目标上的示例性局部照明；
[0021]图5F例示了根据所公开主题的一个或更多个方面的目标上的示例性局部照明；
[0022]图5G例示了根据所公开主题的一个或更多个方面的目标上的示例性局部照明；
[0023]图6例示了根据所公开主题的一个或更多个方面的与在雾中“STOP”标志上的字母“O”上的局部照明相对应的图像；
[0024]图7A例示了根据所公开主题的一个或更多个方面利用正常照明在弱雾条件下获得的图像；
[0025]图7B例示了根据所公开主题的一个或更多个方面使用平均处理后的图像；
[0026]图7C例示了根据所公开主题的一个或更多个方面的使用共焦成像处理后的图像；
[0027]图8A例示了根据所公开主题的一个或更多个方面的利用正常照明在重雾条件下获得的图像；
[0028]图8B例示了根据所公开主题的一个或更多个方面的使用平均处理后的图像；
[0029]图8C例示了根据所公开主题的一个或更多个方面的使用共焦成像处理的图像；
[0030]图9A例示了根据所公开主题的一个或更多个方面的在平面波的直接照明下的图像；
[0031]图9B例示了根据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种设备，该设备包括：光源；空间光调制器，该空间光调制器被配置为调制从所述光源向目标对象照射的光的相位和幅度中的一个或更多个；以及处理电路，该处理电路被配置为：通过针对用于生成一个或更多个局部照明的照射模式图的调制信号来驱动所述空间光调制器，该一个或更多个局部照明以矩阵形式布置在所述目标对象上；基于所述模式图来扫描在所述目标对象上的所述一个或更多个局部照明；以及预先计算所述模式图，使得在位于预定距离处且没有散射介质的虚拟目标上增强所述一个或更多个局部照明的光强度。2.根据权利要求1所述的设备，该设备还包括：存储器，该存储器存储位于所述预定距离处的所述虚拟目标上的所述模式图的信息，其中，所述处理电路还被配置为响应于检测到雾的信号，照射从所述存储器检索到的模式图，以在所述目标对象上产生所述局部照明，并且其中，所述存储器存储所述虚拟目标上的一组或更多组模式图的信息。3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述存储器存储关于所述虚拟目标的多组模式图的信息，所述多组模式图中的每组模式图是在距所述虚拟目标不同的距离处测量到的。4.根据权利要求1所述的设备，其中，用于计算所述模式图的所述处理电路是基于传输矩阵的，所述传输矩阵被归纳为一些光在所述空间光调制器上的光场分布与由检测器测量到的所述一些光在所述虚拟目标上的强度之间的关系。5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述空间光调制器上的场分布是基于哈达玛矩阵的。6.根据权利要求1所述的设备，该设备还包括：图像捕获器，该图像捕获器被配置为通过捕获所述目标对象的图像来生成图像数据。7.根据权利要求1所述的设备，该设备还包括：第二调制器，该第二调制器位于沿着来自所述空间光调制器的光照射方向的光路上或位于检测器前方的光路上。8.根据权利要求6所述的设备，其中，所述处理电路还被配置为：通过叠加第二图像来生成第一图像，该第二图像是在所述模式图的每组模式图处所捕获的。9.根据权利要求6所述的设备，其中，所述处理电路还被配置为：通过叠加第四图像来生成第三图像，该第四图像是通过从在所述模式图中的每组模式图处所捕获的整幅图像的每个部分提取所述一个或更多个局部照明而生成的。10.一种用于生成图像的方法，该方法包括以下步骤：通过针对用于生成一个或更多个局部照明的照射模式图的调制信号来驱动空间光调制器，该局部照明以矩阵形式布置在目标对象上；基于所述模式图来扫描在所述目标对象上的所述一个或更多个局部照明；以及预先计算所述模式图，使得在位于预定距离处且没有散射介质的虚拟目标上增强所述一个或更多个局部照明的光强度。
11.根据权利要求10...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞霖，山室智文，
申请(专利权)人：林奥克斯公司，
类型：发明
国别省市：