一种多波段主动闪光成像方法及系统

本发明属于光学检测的，具体涉及一种多波段主动闪光成像方法及系统。

背景技术：

1、在含能材料点火、燃烧及爆轰等高速瞬态过程的诊断研究中，通常需要获取过程演化的动态图像信息以揭示其物理机理。

2、相关技术普遍采用单一波段或固定波段进行连续观测，由于爆轰过程在不同阶段具有不同的主导辐射特征，单一波段难以覆盖全过程，导致部分阶段成像质量极差。更重要的是，传统方案多为被动成像方式，严重依赖目标自身发光或热辐射形成图像，在背景光干扰强、烟尘遮挡严重或事件持续时间极短的条件下，极易出现信噪比低、边界模糊、阶段识别困难等问题。

3、因此，亟须提供一种多波段主动闪光成像方法及系统。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种多波段主动闪光成像方法及系统，以克服现有技术的不足。

2、为实现以上发明目的，本发明采用了如下所述的技术方案：

3、本发明一实施例提供一种多波段主动闪光成像方法，包括：

4、响应于接收到触发信号，基于预设的时序控制策略，在不同时间阶段，触发照明模块向含能材料样品的待测区域发射对应中心波长的瞬态照明光；其中，所述照明模块包括至少两个不同中心波长的短脉冲光源；

5、在所述短脉冲光源的同步曝光窗口内，通过与所述中心波长波段匹配的探测器，采集所述待测区域在所述瞬态照明光作用下产生的采集信号，并基于所述采集信号获取所述不同时间阶段对应的图像数据，所述图像数据用于含能材料爆轰过程诊断。

6、在一优选实施例中，所述基于预设的时序控制策略，在不同时间阶段，分别触发对应中心波长的短脉冲光源向待测区域发射瞬态照明光，包括：

7、基于所述触发信号，按照预设的延时序列，在不同时间阶段分别触发对应的所述短脉冲光源和所述探测器；

8、其中，不同所述时间阶段对应不同的主导物理特征，所述延时序列用于使不同中心波长的所述短脉冲光源的触发时刻与对应所述主导物理特征的出现时间相匹配。

9、在一优选实施例中，不同时间阶段包括爆轰初始阶段、反应增强阶段和高温产物阶段；所述至少两个不同中心波长的短脉冲光源包括可见光短脉冲光源、近红外短脉冲光源和中红外短脉冲光源；

10、所述触发照明模块的短脉冲光源单元向含能材料样品的待测区域发射对应中心波长的瞬态照明光，包括：在所述爆轰初始阶段触发所述可见光短脉冲光源，在所述反应增强阶段触发所述近红外短脉冲光源，在所述高温产物阶段触发所述中红外短脉冲光源。

11、在一优选实施例中，所述触发照明模块向含能材料样品的待测区域发射对应中心波长的瞬态照明光，包括：

12、将多个不同中心波长的所述短脉冲光源分别输出的光束耦合至同一照明光路，以共轴照明方式照射至所述待测区域；

13、所述采集所述待测区域在所述瞬态照明光作用下产生的采集信号，包括：

14、对所述待测区域返回的所述采集信号进行分光处理，并将分光后的光信号导入对应的所述探测器。

15、在一优选实施例中，所述采集信号包括所述待测区域在所述瞬态照明光作用下产生的反射信号、散射信号、透射信号或受激响应信号中的至少一种；

16、所述同步曝光窗口与所述短脉冲光源的脉冲宽度及触发时刻相匹配，以在所述瞬态照明光的持续时间内完成图像采集。

17、在一优选实施例中，所述图像数据用于含能材料爆轰过程诊断，包括：

18、将不同时间阶段获取的各个所述图像数据进行时间配准、阶段识别、图像增强、特征提取及融合分析，获取含能材料爆轰过程的完整动态图像序列及多维诊断结果。

19、在一优选实施例中，所述触发信号包括起爆信号、点火信号、压力信号、声信号或光电信号中的至少一种。

20、本发明另一实施例提供一种用于实现上述多波段主动闪光成像方法的多波段主动闪光成像系统，包括：

21、待测区域模块，用于放置含能材料样品及爆轰触发装置；

22、照明模块，包括短脉冲光源单元，用于向所述含能材料样品的待测区域发射瞬态照明光；

23、多波段成像探测模块，包括至少两个探测器，用于采集所述待测区域模块在所述瞬态照明光作用下产生的采集信号；

24、时序控制模块，分别与所述照明模块和所述多波段成像探测模块通信连接，用于响应于触发信号，基于预设的时序控制策略，在不同时间阶段，分别触发所述照明模块以及对应的所述探测器；

25、数据采集处理模块，与所述多波段成像探测模块通信连接，配置为完成多通道图像同步采集、数据存储、时间标定及阶段匹配。

26、在一优选实施例中，所述短脉冲光源单元包括至少两个不同中心波长的短脉冲光源；所述照明模块还包括：

27、光束传输与整形单元，用于对各所述短脉冲光源输出光束进行准直、扩束、整形、合束或分配中的至少一种处理，并将处理后的瞬态照明光导向所述待测区域；

28、所述多波段成像探测模块中，所述探测器的响应波段与所述短脉冲光源的中心波长相匹配；

29、所述时序控制模块用于在不同时间阶段，分别触发对应中心波长的所述短脉冲光源以及对应的所述探测器。

30、在一优选实施例中，所述光束传输与整形单元采用的光学元件包括反射镜、二向色镜、合束镜或光纤耦合器中的至少一种；

31、所述多波段成像探测模块还包括波段滤光组件，所述波段滤光组件用于对所述待测区域返回的采集信号进行分光处理，并将分光后的光信号导入对应的所述探测器；所述分光处理采用的光学元件包括波段滤光组件、分光镜、二向色镜、棱镜分光系统或衍射光学元件中的至少一种；

32、所述时序控制模块包括数字延时发生器、fpga控制器或可编程逻辑控制器中的至少一种；

33、所述照明模块的短脉冲光源包括激光二极管、半导体激光器或固体脉冲激光器中的至少一种；

34、所述多波段成像探测模块的探测器包括高速ccd相机、高速cmos相机、增强型iccd相机、近红外探测器或中红外探测器中的至少一种。

35、与现有技术相比，本发明提供了一种多波段主动闪光成像方法及系统，构建了多波段主动闪光照明、波段匹配高速探测、统一时序控制的成像技术体系，其有益效果在于：首先，采用外部脉冲主动照明，摆脱了传统被动成像对目标自发辐射强度的依赖，在弱信号、强背景干扰或严重烟尘遮挡下仍能获得高信噪比图像；其次，通过多波段光源与对应探测器的匹配配置，结合延时序列控制，实现了例如爆轰阶段－主导特征－观测波段三者的对应，有效覆盖了从爆轰初始结构变化到后期高温产物扩展的全过程，避免了单一波段的信息缺失。

1.一种多波段主动闪光成像方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的多波段主动闪光成像方法，其特征在于，所述基于预设的时序控制策略，在不同时间阶段，分别触发对应中心波长的短脉冲光源向待测区域发射瞬态照明光，包括：

3.根据权利要求2所述的多波段主动闪光成像方法，其特征在于，不同时间阶段包括爆轰初始阶段、反应增强阶段和高温产物阶段；所述至少两个不同中心波长的短脉冲光源包括可见光短脉冲光源、近红外短脉冲光源和中红外短脉冲光源；

4.根据权利要求1所述的多波段主动闪光成像方法，其特征在于，所述触发照明模块向含能材料样品的待测区域发射对应中心波长的瞬态照明光，包括：

5.根据权利要求1所述的多波段主动闪光成像方法，其特征在于，所述采集信号包括所述待测区域在所述瞬态照明光作用下产生的反射信号、散射信号、透射信号或受激响应信号中的至少一种；

6.根据权利要求1所述的多波段主动闪光成像方法，其特征在于，所述图像数据用于含能材料爆轰过程诊断，包括：

7.根据权利要求1所述的多波段主动闪光成像方法，其特征在于，所述触发信号包括起爆信号、点火信号、压力信号、声信号或光电信号中的至少一种。

8.一种用于实现权利要求1所述多波段主动闪光成像方法的多波段主动闪光成像系统，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的多波段主动闪光成像系统，其特征在于，所述短脉冲光源单元包括至少两个不同中心波长的短脉冲光源；所述照明模块还包括：

10.根据权利要求9所述的多波段主动闪光成像系统，其特征在于，所述光束传输与整形单元采用的光学元件包括反射镜、二向色镜、合束镜或光纤耦合器中的至少一种；