本公开提供了一种基于相干结构的远场成像方法及系统，所述方案利用部分相干光束的相干结构和交叉相位结构的联合调控实现相干结构作为图像信息的传输载体，对加载信息后的相干结构进行调控；当传输路径有障碍物遮挡时，经远场传输后，在远场通过探测障碍物的形状大小实时调控部分相干光束相干性的大小，在远场利用被障碍物破坏后的信息来恢复出完整的相干结构信息，进而利用相干结构信息和图像信息的对应关系实现远场成像。所述方案能够探测出远场传输路径是否有障碍物，包括障碍物的形状大小和位置。根据障碍物大小，实时调控光源相干性大小，确保相干结构不被破坏，进而实现远场成像。场成像。场成像。
【技术实现步骤摘要】
一种基于相干结构的远场成像方法及系统
[0001]本公开属于远场成像
，尤其涉及一种基于相干结构的远场成像方法及系统。
技术介绍
[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]光学成像是一种利用光作为媒介利用一定的技术将客观事物转为图像的手段，目前已广泛的应用到各个领域，例如生物细胞成像，显微成像，医学成像，天文成像以及日常生活中的相机，投影成像等等。传统的成像技术中，4f成像系统利用两个透镜严格的包括两个傅里叶变换过程，具有物体面，频率面及成像面三个位置，通过在频率域面引入一定的调控手段能一定程度的提高成像的分辨率及在复杂环境下的成像等等，但是，通过频率域调控往往需要引入一些复杂的处理及额外的处理设备，如特定的滤波器等，使得系统的复杂性大大增加。另外一方面，目前最为广泛的是利用完全相干光来进行光学成像的，然而利用完全相干光在一些复杂环境下，比如高温高压等极端环境，大气/海洋湍流等介质下以及有障碍等遮挡时，会造成成像发生畸变，分辨率降低，成像质量难以满足实际需要。
[0004]目前部分相干光束得到了研究者的广泛关注，部分相干光用于成像技术也不断出现，部分相干光束含有丰富的可调控自由度用以控制及操控光束传输特性，其能够降低复杂环境中湍流等介质引起的负面作用，另外，部分相干光束在遇到障碍物时有着很强的自修复特性，能够抵抗障碍物带来的负面效应，在各个领域有着重要的应用。
[0005]近年来，使用部分相干光束振幅，相位，偏振及相干结构等自由度，进行远场成像在多种应用领域受到了广泛的研究。然而专利技术人发现，在复杂环境下，比如高温高压等极端环境，大气/海洋湍流等介质下以及有障碍等遮挡时光束经过与复杂环境相互作用后，光束特性发生改变，使用单一的自由度很容易造成信息丢失，尽管多种改进方案相继被提出，然而这些方案往往需要复杂的光学系统或者较长的处理时间。部分相干光相干结构这一新的自由度具有一定的隐藏性，即使在复杂的环境中也能表现出很强的鲁棒性，然而，相干结构进行远场传输后，相干结构受到不可避免的光束衍射效应，不具有传输不变性，很难利用改变后的相干结构进行成像，导致图像信息丢失。另外在传输路径中遇到障碍物遮挡后，比如建筑物，树林等障碍物，导致传输的信息部分丢失，因此，使用经过传输中遇到障碍物后的信息进行远场成像受到了严重的挑战。同时，如果想要部分相干光束的相干结构作为图像信息的载体，在传输中遇到障碍物后再进行远场传输进行远场成像，现有技术是无法实现的。
技术实现思路
[0006]本公开为了解决上述问题，提供了一种基于相干结构的远场成像方法及系统，所述方案利用部分相干光束的相干结构作为图像传输载体，在构造的具有特殊关联结构部分
相干光中引入交叉相位调控函数对加载信息后的相干结构进行调控，确保相干结构具有传输不变性，在传输链路被不透明障碍物遮挡后，通过探测障碍物的形状大小及位置实时调控光束的相干性大小，确保远场得到完整的相干结构信息，能够借助相干结构作为图像传输的载体方便的将信息进行隐藏，在传输中受障碍物遮挡，利用被破坏的信息最终在远场成像，大大提高了信息传输的有效性并有效克服了障碍物的遮挡。
[0007]根据本公开实施例的第一个方面，提供了一种基于相干结构的远场成像方法，包括：
[0008]获取待传输的图像信息；
[0009]将所述图像信息通过复屏法加载到部分相干光束的相干结构中进行传输；
[0010]在加载图像信息后的部分相干光束的相干结构中引入可控大小的交叉相位结构；
[0011]基于传输路径中障碍物的形状大小及位置，对所述交叉相位结构的强度因子进行调控；
[0012]在远场获得部分相干光束的相干结构，基于所述相干结构信息与图像信息的关系实现远场成像。
[0013]进一步的，所述在加载图像信息后的部分相干光束的相干结构中引入可控大小的交叉相位结构，具体为：将图像信息编码在构成部分相干光束的电场中的复屏函数中，同时在电场中引入交叉相位结构，所述电场由空间光调制器进行加载。
[0014]进一步的，所述基于传输路径中障碍物的形状大小及位置，对所述交叉相位结构的强度因子进行调控；具体为：在远场首先探测障碍物形状大小和位置，通过实时调控光束的相干性大小，确保在障碍物的存在时，在远场测量得到完整的相干结构信息。
[0015]进一步的，所述获取待传输的图像信息，具体为：利用激光发射器输出的激光通过衰减片到达扩束器；经扩束器扩束后的激光经空间光调制器加载图像信息的全息片。
[0016]进一步的，所述将所述图像信息通过复屏法加载到部分相干光束的相干结构中进行传输，具体为：首先生成携带有图像信息的部分相干光束的电场，然后采用复屏法合成部分相干光束，实现图像信息加载到部分相干光束的相干结构里面，进而实现相干结构作为图像信息的传输载体。
[0017]根据本公开实施例的第二个方面，提供了一种基于相干结构的远场成像系统，包括：
[0018]图像获取单元，其用于获取待传输的图像信息；
[0019]图像加载单元，其用于将所述图像信息通过复屏法加载到部分相干光束的相干结构中进行传输；
[0020]相位结构调控单元，其用于在加载图像信息后的部分相干光束的相干结构中引入可控大小的交叉相位结构；基于传输路径中障碍物的形状大小及位置，对所述交叉相位结构的强度因子进行调控；
[0021]成像单元，其用于在远场获得部分相干光束的相干结构，基于所述相干结构信息与图像信息的关系实现远场成像。
[0022]根据本公开实施例的第三个方面，提供了一种基于相干结构的远场成像系统，其采用了上述的一种基于相干结构的远场成像方法，所述系统包括激光发射器，所述激光器发射器发出的激光通过衰减片到达扩束器，经扩束器扩束后的激光通过空间光调制器引入
交叉相位结构；
[0023]经空间光调制器调制的部分相干光束经过透镜L1和L2组成的透镜组到达光源面；到达光源面的部分相干光束通过薄透镜L3将光源打到透镜L4上，最后到达电荷耦合元件，其中，透镜L3和电荷耦合元件之间设置有不透明障碍物。
[0024]与现有技术相比，本公开的有益效果是：
[0025](1)本公开所述方案提供了一种基于相干结构的远场成像方法及系统，其利用部分相干光束的相干结构和交叉相位结构的联合调控实现相干结构作为图像信息的传输载体，对加载信息后的相干结构进行调控，传输路径有障碍物遮挡，经远场传输后，在远场通过探测障碍物的形状大小实时调控部分相干光束相干性的大小，在远场利用被障碍物破坏后的信息来恢复出完整的相干结构信息，进而利用相干结构信息和图像信息的对应关系实现远场成像。
[0026](2)本公开所述方案能够探测出远场传输路径是否有障碍物，包括障碍物的形状大小和位置。根据障碍物大小，实时调控光源相干性大小，确保相干结构不被破坏，进而实现远场成像。
[0027](3)本公开所述方案利用相干结构的隐藏特性本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于相干结构的远场成像方法，其特征在于，包括：获取待传输的图像信息；将所述图像信息通过复屏法加载到部分相干光束的相干结构中进行传输；在加载图像信息后的部分相干光束的相干结构中引入可控大小的交叉相位结构；基于传输路径中障碍物的形状大小及位置，对所述交叉相位结构的强度因子进行调控；在远场获得部分相干光束的相干结构，基于所述相干结构信息与图像信息的关系实现远场成像。2.如权利要求1所述的一种基于相干结构的远场成像方法，其特征在于，所述在加载图像信息后的部分相干光束的相干结构中引入可控大小的交叉相位结构，具体为：将图像信息编码在构成部分相干光束的电场中的复屏函数中，同时在电场中引入交叉相位结构，所述电场由空间光调制器进行加载。3.如权利要求1所述的一种基于相干结构的远场成像方法，其特征在于，所述基于传输路径中障碍物的形状大小及位置，对所述交叉相位结构的强度因子进行调控；具体为：在远场首先探测障碍物形状大小和位置，通过实时调控光束的相干性大小，确保在障碍物的存在时，在远场测量得到完整的相干结构信息。4.如权利要求1所述的一种基于相干结构的远场成像方法，其特征在于，所述获取待传输的图像信息，具体为：利用激光发射器输出的激光通过衰减片到达扩束器；经扩束器扩束后的激光经空间光调制器加载携带有图像信息和交叉相位的部分相干光束的电场全息片。5.如权利要求1所述的一种基于相干结构的远场成像方法，其特征在于，所述将所述图像信息通过复屏法加载到部分相干光束的相干结构中进行传输，具体为：首先生成携带有图像信息的部分相干光束的电场，然后采用复屏法合成部分相干光束，实现图像信息加载到部分相干光束的相干结构里面，进而实现相干结构作为图像信息的传输载体。6.一种基于相干结构的远场成像系统，其特征在于，包括：图像获取单元，其用于获取待传输的图像信息；图像加载单元，其用于将所述图像信息通过复屏法加载到部分相干光束的相干结构中进行...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘永雷，陈亚红，王飞，蔡阳健，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：
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