一种基于关联成像的探测方法和系统的制作方法

一种基于关联成像的探测方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种移动通信领域，特别是涉及一种应用于移动终端的基于关联成像 的探测方法和系统。
【背景技术】
[0002] 在浓烟浓雾的恶劣情况，尤其是在火灾浓烟的极端情况下，人们通过肉眼是无法 看清周围的情况，无法即时规避风险，生命财产安全都受到很大的威胁。而移动终端作为人 们出门的必需品，其有必要提供更多的功能来应对人们遇到的各种极端情况。
[0003] 关联成像技术，也称"鬼"成像，是一种基于热广场或量子广场的二阶关联特性，对 物体信息在非定域上进行重建的一种技术。根据广场统计性质的不同，关联成像有量子成 像和热光关联成像之分，但二者实现的成像结果是一致的。由于热光源（例如太阳光）与 我们日常生活息息相关，研宄方向也趋向于基于热光源的关联成像技术。近年来，基于热光 源的关联成像技术得到了迅猛发展，不同于传统的透镜成像或照相机技术，热光源的关联 成像技术具有独特的优势，比如，可不用透镜而成像，并且不受大气流和其他散射介质的影 响，可以在大气流、云雾遮挡的情况下依然获得物体清晰的成像，这是传统经典成像无法做 到的。并且，关联成像技术在国防、军事、遥感、通讯、生物医学等领域都有重要的潜在应用 价值，是传统透镜成像技术所不可替代的。
[0004] 目前。移动终端，例如手机、平板电脑等等，已经渐渐成为了人们随身携带的工具。 并且，现在的移动终端，除了具备传统的通话功能之外，往往还可以完成一些辅助功能，例 如"计算、视频、照相等等。但是，目前还没有将关联成像技术应用到移动终端上。

【发明内容】

[0005] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于关联成像的探测 方法和系统，用于解决现有技术中利用移动终端通过关联成像技术进行探测来完成风险规 避的问题。
[0006] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于关联成像的探测系统，应 用于移动终端，包括：闪光灯模块、空间光调制模块、点探测模块、距离计算模块、光路计算 模块和关联计算模块；所述闪光灯模块用于发射一束自然光；所述空间光调制模块用于将 所述自然光调制成赝热光，并将发射向目标物体；所述点探测模块用于探测经过所述目标 物体反射回的所述赝热光的光场强度S;所述距离计算模块用于计算所述移动终端到所述 目标物体的间距；所述光路计算模块用于模拟所述赝热光到达所述目标物体的表面时的光 强分布；所述关联计算模块用于根据所述目标物体反射的所述赝热光的光场强度S和所述 目标物体表面的光强分布，通过关联计算恢复所述目标物体的像。
[0007] 可选地，所述空间光调制模块通过不停加载随机相位图片将所述自然光调制成所 述赝热光。
[0008] 可选地，所述随机相位图片预存在所述移动终端内。
[0009] 可选地，所述光路计算模块是根据所述间距和所述赝热光的光强分布模拟所述目 标物体表面的光强分布：E2(x) =El(x)*F(x);其中，E2表示所述目标物体表面的光强分 布；E1表不所述赝热光的光强分布；F表不菲涅尔衍射积分式；x表不光强表面的坐标。
[0010] 可选地，所述关联计算模块根据多次探测获得的不同的所述目标物体反射的所述 赝热光的光场强度S和不同的所述目标物体表面的光强分布，再通过关联计算来恢复所述 目标物体的像。
[0011] 一种基于关联成像的探测方法，应用于移动终端，包括：步骤S21，发出一束自然 光；步骤S22,调制所述自然光为赝热光，并向目标物体发射；步骤S23,接收经过所述目标 物体反射回的所述赝热光，并记录光场强度S;步骤S24,计算所述移动终端与所述目标物 体间的间距；步骤S25,模拟所述赝热光到达所述目标物体表面的光强分布E2;步骤S26,重 复上述步骤，多次进行探测，得到不同的光场强度S和不同的所述目标物体表面的光强分 布E2,通过关联计算恢复所述目标物体的像。
[0012] 可选地，所述步骤S22中，所述赝热光是对所述自然光不停地加载随机相位图片 进行调制而获得的：El= ;其中，E1表示所述赝热光的光强分布，所述E0表示所 述自然光的光强分布；W表不随机相位。
[0013] 可选地，所述步骤S25中，所述赝热光到达所述目标物体表面的光强分布E2是 根据所述移动终端与所述目标物体间的间距和所述赝热光的光强分布获得的：E2(x)= El(x)*F(x)，其中，F(x)表示菲涅尔衍射积分式；x表示光强表面的坐标。
[0014] 可选地，所述步骤S26中所述目标物体的像是通过如下关联计算获得的：
其中，g表示所述目标物体的像，M表示总的探测次数；Si表示第i次 探测获得的经过所述目标物体反射回的所述赝热光的光场强度；E2i表示第i次探测后模 拟出的所述赝热光到达所述目标物体表面的光强分布。
[0015] 如上所述，本发明的基于关联成像的探测方法和系统，应用于移动终端，具有以下 有益效果：
[0016] 1)经过目标物体反射回的赝热光的光强是直接测得的，不需要通过计算来过的， 减小了整个系统的计算量；
[0017] 2)赝热光是利用随机相位图片对自然光进行调制而获得，降低了整个系统的复杂 度，节约了生产成本；
[0018] 3)可以根据对目标物体清晰度的要求改变探测次数，灵活性较高；
[0019] 4)不受外部环境的影响，尤其是不受烟雾的影响，抗干扰性能好。
【附图说明】
[0020] 图1显示为本发明的实施例公开的一种基于关联成像的探测系统的结构示意图。
[0021] 图2显示为本发明的实施例公开的一种基于关联成像的探测方法的流程示意图。
[0022] 元件标号说明
[0023] 100 基于关联成像的探测系统
[0024] 110 闪光灯模块
[0025] 120 空间光调制模块
[0026] 130 点探测模块
[0027] 140 距离计算模块
[0028] 150 光路计算模块
[0029] 160 关联计算模块
[0030] S21 ~S26 步骤
【具体实施方式】
[0031] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书 所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实 施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离 本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施 例中的特征可以相互组合。
[0032] 需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构 想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸 绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也 可能更为复杂。
[0033] 实施例1
[0034] 本实施例公开了一种应用于移动终端的基于关联成像的探测系统，所述移动终端 包括存储器、存储器控制器、一个或多个处理器（CPU)、接口电路、RF(射频）电路、音频电 路、扬声器、麦克风、输入/输出（I/O)子系统、触摸显示屏、其他输出或控制设备，以及外部 端口；这些组件通过一条或多条通信总线或信号线进行通信。移动终端具体为平板电脑、智 能手机、个人数字助理（PDA)等等，但并不仅限于此，还可能包括其中两项或多项的组合。 在本实施例中，为了使用的方便，采用的移动终端为手机。
[0035] 本实施例的一种基于关联成像的探测系统100,如图1所示，包括：闪光灯模块 110、空间光调制模块120、点探测模块130、距离计算模块140、光路计算模块150和关联计 算模块160。
[0036] 目前，几乎所有的手机都具备照相功能，并且，与之相配的，都带有闪光灯。该闪光 灯在某些情况下可以作为光源，充当手电筒使用。在本实施例中，基于关联成像的探测系统 100充分利用手机的功能，将该闪光灯作为闪光灯模块110,发射一束自然光。
[0037] 空间光调制模块120用于多闪光灯模块110发射的自然光进行调制，将其调制成 为具有相位随机分布特性的赝热光，并将该赝热光向目标物体发射。在本实施例中，空间光 调制模块120通过加载随机相位图片来对自然光进行调制，从而获得赝热光。并且，随机相 位图片是预存在手机当中。
[0038] 在本实施例中，闪光灯模块110发出的自然光的光强分布为E0 ;空间光调制模块 120对自然光通过加载随机相位图片进行调制，从而获得的赝热光的光强分布E1为：
[0039]
[0040] 其中，奶表示第i次探测所加载的随机相位图片的相位。
[0041] 点探测模块130用于测量经过目标物体反射回的赝热光的光场强度S。众所周知， 当光照射到一个物体时，会发送反射、折射、衍射或透射现象，在本实施例中，仅仅探测经过 目标物体反射回的赝热光的光场强度。目前，对于光场强度的测量技术已经比较成熟了，类 似的光场强度测量产品有电荷耦合器件图像传感器（CCD)和桶探测器（BD)等等。
[0042] 距离计算模块140用于计算手机与目标物体之间的间距。距离计算模块140可以 采用光学测距方法来计算手机与目标物体之间的间距。其中，光学测距方法包括频闪法或 几何法。频闪法是采用按照一定频率闪烁的光源，比较初射光以及反射回来的光的同步特 征，通过频闪的周期，按照光速即可解算出距离。而几何法就是通过相隔一段距离的两个测 量点，通过两个测量点与标点之间的夹角来计算距离。
[0043] 光路计算模块150用于模拟赝热光到达目标物体的表面时的光强分布。该光强分 布与手机与目标物体之间的间距和赝热光的光强分布E1有关：
[0044] E2 (x) =El(x) *F(x);
[0045] 其中，F(x)表示菲涅尔衍射积分式，x表示光强表面的坐标。在光学里，菲涅尔衍 射指的是光波在近场区域的衍射，通过菲涅尔衍射积分式可以计算出光波在近场区域的传 播。在本实施例中，将赝热光的光强分布与菲涅尔衍射积分式进行卷积，从而获得赝热光到 达目标物体表面时的光强分布。
[0046] 关联计算模块160用于根据探测获得的赝热光到达目标物体表面的光强分布和 目标物体反射回的赝热光的 光场强度，通过关联计算恢复目标物体的像，BP:
[0047] g=S?E2 ;
[0048] 其中，g表示目标物体的像。
[0049] 并且，为了保证恢复的目标物体的像的精确性，还可以通过多次探测，获得不同的 赝热光到达目标物体表面的光强分布和目标物体反射回的赝热光的光强，然后再通过关联 计算恢复目标物体的像：
[0050]
[0051] 其中，g表示目标物体的像，M表示总的探测次数；Si表示第i次探测获得的经过 目标物体反射回的赝热光的光强；E2i表示第i次探测后模拟出的赝热光到达目标物体表 面的光强分布。
[0052] 本实施例的基于关联成像的探测系统100将赝热光经过目标物体后反射回的光 场强度做为参考信息，将赝热光到达目标物体表面的光强分布做为目标物信息，对参考信 息和目标物信息进行关联计算，从而恢复出目标物体的像。
[0053] 需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想， 遂图式中仅仅显示出与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸 绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也 可能更为复杂。
[0054] 此外，为了突出本发明的创新部分，本实施例中并没有将与解决本发明所提出的 技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施例中不存在其它的单元。
[0055] 实施例2
[0056] 本实施例公开了一种应用于移动终端的基于关联成像的探测方法，如图2所示， 包括：
[0057]步骤S21，发出一束自然光：
[0058]移动终端包括存储器、存储器控制器、一个或多个处理器（CPU)、接口电路、RF(射 频）电路、音频电路、扬声器、麦克风、输入/输出（I/O)子系统、触摸显示屏、其他输出或控 制设备，以及外部端口；这些组件通过一条或多条通信总线或信号线进行通信。移动终端具 体为平板电脑、智能手机、个人数字助理（PDA)等等，但并不仅限于此，还可能包括其中两 项或多项的组合。在本实施例中，为了使用的方便，采用的移动终端为手机。
[0059] 手机一般都具备照相功能，并且，与之相配的，都带有闪光灯。该闪光灯在某些情 况下可以作为光源，充当手电筒使用。在本实施例中，利用手机的闪光灯发射一束自然光。
[0060] 步骤S22,调制自然光成为赝热光，并向目标物体发射：
[0061] 对自然光加载随机相位图片进行调制，从而获得具有相位随机分布特性的赝热 光，赝热光的光强分布E1为：
[0062]
[0063] 其中，E0表示自然光的光强分布；供表示第i次探测所加载的随机相位图片的相 位。
[0064] 步骤S23,接收经过目标物体反射回的赝热光，并记录光场强度S:
[0065] 在本实施例中，通过光场强度测量产品，例如电荷耦合器件图像传感器（CCD)和 桶探测器（BD)等等，探测经过目标物体反射回的赝热光的光场强度S。
[0066] 步骤S24,计算移动终端与目标物体间的间距。
[0067] 步骤S25,模拟赝热光到达目标物体表面的光强分布E2。
[0068] 在本实施例中，通过菲涅尔衍射积分式来模拟赝热光到达目标物体表面的光强分 布E2:
[0069]E2(x) =El(x)*F(x);
[0070] 其中，F(x)表示菲涅尔衍射积分式，x表示光强表面的坐标。
[0071] 步骤S26,重复上述步骤，多次进行探测，得到不同的光场强度S和不同的光强分 布E2,通过关联计算恢复所述目标物体的像：
[0072] 将赝热光的光场强度S作为参考信息，将目标物体表面的光强分布E2作为目标物 体信息，然后通过管理计算恢复目标物体的像g:
[0073] g=S?E2。
[0074] 进一步地，为了保证恢复目标物体的像的精确性，按照上述步骤，即步骤S21-S25， 重复进行，如此多次探测，可获得多组赝热光的光场强度S和对应的目标物体表面的光强 分布E2,然后在通过关联计算恢复目标物体的像g:
[0075]
[0076] 其中，M表示总的探测次数；Si表示第i次探测获得的经过目标物体反射回的赝热 光的光强；E2i表示第i次探测后模拟出的赝热光到达目标物体表面的光强分布。
[0077] 上面方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某 些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内； 对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流 程的核心设计都在该专利的保护范围内。
[0078] 并且，不难发现，本实施例为与第一实施例相对应的方法实施例，本实施例可与第 一实施例互相配合实施。第一实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效，为了 减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施例中提到的相关技术细节也可应用在第一实施例 中。
[0079] 综上所述，本发明的基于关联成像的探测方法和系统，应用于移动终端，其经过目 标物体反射回的赝热光的光强是直接测得的，不需要通过计算来过的，减小了整个系统的 计算量；并且，赝热光是利用随机相位图片对自然光进行调制而获得，降低了整个系统的复 杂度，节约了生产成本；本发明还可以根据对目标物体清晰度的要求改变探测次数，灵活性 较高；进一步地，本发明不受外部环境的影响，尤其是不受烟雾的影响，抗干扰性能好。所 以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0080] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟 悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因 此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完 成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1. 一种基于关联成像的探测系统，应用于移动终端，其特征在于，所述基于关联成像的 探测系统包括：闪光灯模块、空间光调制模块、点探测模块、距离计算模块、光路计算模块和 关联计算模块； 所述闪光灯模块用于发射一束自然光； 所述空间光调制模块用于将所述自然光调制成赝热光，并将发射向目标物体； 所述点探测模块用于探测经过所述目标物体反射回的所述赝热光的光场强度S ; 所述距离计算模块用于计算所述移动终端到所述目标物体的间距； 所述光路计算模块用于模拟所述赝热光到达所述目标物体的表面时的光强分布； 所述关联计算模块用于根据所述目标物体反射的所述赝热光的光场强度S和所述目 标物体表面的光强分布，通过关联计算恢复所述目标物体的像。2. 根据权利要求1所述的基于关联成像的探测系统，其特征在于：所述空间光调制模 块通过不停加载随机相位图片将所述自然光调制成所述赝热光。3. 根据权利要求1所述的基于关联成像的探测系统，其特征在于：所述随机相位图片 预存在所述移动终端内。4. 根据权利要求1所述的基于关联成像的探测系统，其特征在于：所述光路计算模块 是根据所述间距和所述赝热光的光强分布模拟所述目标物体表面的光强分布： E2 (X) = El (X) *F (X);其中，E2表示所述目标物体表面的光强分布；El表示所述赝热 光的光强分布；F表不菲涅尔衍射积分式；X表不光强表面的坐标。5. 根据权利要求1所述的基于关联成像的探测系统，其特征在于：所述关联计算模块 根据多次探测获得的不同的所述目标物体反射的所述赝热光的光场强度S和不同的所述 目标物体表面的光强分布，再通过关联计算来恢复所述目标物体的像。6. -种基于关联成像的探测方法，应用于移动终端，其特征在于：所述基于关联成像 的探测方法包括： 步骤S21，发出一束自然光； 步骤S22,调制所述自然光为赝热光，并向目标物体发射； 步骤S23,接收经过所述目标物体反射回的所述赝热光，并记录光场强度S ; 步骤S24,计算所述移动终端与所述目标物体间的间距； 步骤S25,模拟所述赝热光到达所述目标物体表面的光强分布E2 ; 步骤S26,重复上述步骤，多次进行探测，得到不同的光场强度S和不同的所述目标物 体表面的光强分布E2,通过关联计算恢复所述目标物体的像。7. 根据权利要求6所述的基于关联成像的探测方法，其特征在于：所述步骤S22中，所 述赝热光是对所述自然光不停地加载随机相位图片进行调制而获得的： ￡1 = ￡0*exp(i/;>);其中，El表不所述赝热光的光强分布，所述EO表不所述自然光的光强 分布；0:表不随机相位。8. 根据权利要求6所述的基于关联成像的探测方法，其特征在于：所述步骤S25中，所 述赝热光到达所述目标物体表面的光强分布E2是根据所述移动终端与所述目标物体间的 间距和所述赝热光的光强分布获得的： E2 (X) = El (X) *F (X)，其中，F(x)表示菲涅尔衍射积分式；X表示光强表面的坐标。9.根据权利要求6所述的基于关联成像的探测方法，其特征在于：所述步骤S26中所 述目标物体的像是通过如下关联计算获得的：其中，g表示所述目标物体的像，M表示总的探测次数；Si表示 第i次探测获得的经过所述目标物体反射回的所述赝热光的光场强度；E2i表示第i次探测 后模拟出的所述赝热光到达所述目标物体表面的光强分布。
【专利摘要】本发明提供一种基于关联成像的探测系统和方法，应用于移动终端，包括：闪光灯模块、空间光调制模块、点探测模块、距离计算模块、光路计算模块和关联计算模块；闪光灯模块用于发射一束自然光；空间光调制模块用于将自然光调制成赝热光，并发射向目标物体；点探测模块用于探测经过目标物体反射回的赝热光的光场强度；距离计算模块用于计算移动终端到目标物体的间距；光路计算模块用于模拟赝热光到达目标物体的表面时的光强分布；关联计算模块用于根据目标物体反射的赝热光的光场强度和目标物体表面的光强分布，通过关联计算恢复目标物体的像。使用本发明进行目标物体探测时，灵活性较高，抗干扰性能好。
【IPC分类】G06T7/00, G01S17/89, H04M1/725
【公开号】CN104883449
【申请号】CN201510307090
【发明人】李欣禹
【申请人】上海斐讯数据通信技术有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月5日