散射瞬态图像采集系统和瞬态图像校正方法

摘要

本发明公开一种散射瞬态图像采集系统和瞬态图像校正方法，包括主动光源、超快探测器、光路设计装置、信号整形装置、扫描装置、采集控制装置、计算机装置、散射介质和成像目标；光路设计装置用来对主动光源和超快探测器进行光路位置排布；主动光源用于发射主动光子；超快探测器用来记录光子的飞行时间；信号整形装置用于将带噪信号整形为标准信号；扫描装置用于扫描整个散射场景；采集控制装置用于协调控制系统各部件以完成整个采集流程；计算机装置用于编写程序、进行数据校正及实现场景重建；散射介质会对光子进行非线性地反射、折射和衰减；成像目标是待重建的目标物体。本发明能够同时采集散射场景的空域和时域信息并对采集图像进行精确校准。

说明书

技术领域

本发明涉及计算机成像学领域，特别是涉及一种散射瞬态图像采集系统和瞬态图像校正方法。

背景技术

自然界中的散射介质会扰乱场景中光线的传播，同时也会衰减光线的强度，改变了光线原本携带的场景中目标物体的信息，给人类的观测带来挑战。例如，浓雾降低了驾驶员的可视范围，给雾霾天气下的交通运输带来挑战；浑浊海水降低了水下机器人的可视能力，给深海科考探测带来挑战；浓烟降低了消防人员的可视能力，给被困人员的搜索救援带来挑战。一种可工作于强散射环境下的成像系统能够透过散射介质，清晰重建目标信息，有助于雾霾天气下的交通运输、浑浊深海中的科考探测及浓烟环境下被困人员的搜索救援等应用。

现有的散射成像系统大多数拍摄场景中的二维强度图像，通过利用图像中的局部空域特征或增强图像的对比度来重建散射场景。然而这种方法由于只利用了光子的局部空域信息，因此，只能重建场景的二维图像，且重建精度较低。瞬态图像包含了光子的空域信息和时域信息，能够为散射重建提供更高维度的数据，然而获取可用于散射重建的空时瞬态图像需要多个系统部件间严格的同步协调机制，以及对原始采集数据进行复杂预处理与时域校正。现有技术中缺乏一种适用于散射环境的瞬态图像采集系统和图像校准方法。

发明内容

为了弥补上述现有技术的不足，本发明提出一种散射瞬态图像采集系统和瞬态图像校正方法，以解决无法同时采集场景空域和时域信息及采集的散射场景瞬态图像不准确的问题。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种散射瞬态图像采集系统，包括主动光源、超快探测器、光路设计装置、信号整形装置、扫描装置、采集控制装置、计算机装置、散射介质和成像目标；所述光路设计装置包括共焦式光路架构和非共焦式光路架构，其连接了扫描装置和超快探测器，用来对主动光源和超快探测器进行光路位置排布；所述主动光源用于向场景中发射主动光子；所述超快探测器用来记录所采集光子的飞行时间；所述信号整形装置位于主动光源和超快探测器之间，用于将带噪信号整形为标准信号；所述扫描装置位于采集控制装置、光路设计装置和散射介质三者之间，用于控制由主动光源发出光线的方向，进而扫描整个散射场景；所述采集控制装置位于计算机装置和扫描装置之间，用于协调控制系统各部件以完成整个采集流程；所述计算机装置位于采集控制装置与超快探测器之间，用于给采集控制装置编写程序、将超快探测器采集的原始瞬态图像数据进行数据校正、及利用散射重建算法实现场景重建；所述散射介质会对光子进行非线性地反射、折射和衰减；所述成像目标是散射场景中待重建的目标物体，其位于散射介质后侧或内部。

在一些实施例中，所述主动光源包括如下中的一者：能够发射超短脉冲信号的脉冲光源、幅度调制或频率调制的连续光源、强度较为恒定的常值光源；所述超快探测器包括如下中的一者：单光子雪崩二极管，条纹相机及幅度调制连续波光子飞行时间相机。

在一些实施例中，所述光路设计装置用于排布主动光源和超快探测器的位置，使二者处于共焦式光路或非共焦式光路；共焦式光路架构中，还包括分束器，主动光源和超快探测器分布于分束器两路垂直光路的对应侧，所述分束器是指具有将一路光线分为两路的光学器件；共焦式光路架构中的主动光源和超快探测器共享同一光路；非共焦式光路架构中，主动光源和超快探测器的光路之间相互独立。

在一些实施例中，所述信号整形装置除用于将带噪信号整形为标准信号外，还以整形后的标准信号为同步信号，建立主动光源和超快探测器间的同步触发机制；信号整形装置位于主动光源和超快探测器之间，其信号流向以主动光源的发射信号为输入，将输出信号传递给超快探测器，或以超快探测器的采集信号为输入，将输出信号传递给主动光源；从而实现主动光源发射光子与超快探测器采集光子之间的同步触发。

在一些实施例中，所述扫描装置包含一个或多个振镜的光学器件，通过光的反射原理改变出射光线的方向；在共焦式光路架构中，扫描装置位于分束器与散射介质之间，光路走向为由光源发出的光线经由分束器分束后进入扫描装置，在非共焦式光路架构中，扫描装置位于主动光源与散射介质之间，光路走向为由光源发出的光线直接进入扫描装置。

在一些实施例中，所述采集控制装置是可由程序控制且具有数字信号到模拟信号转换功能的电子器件；采集控制装置位于计算机装置和扫描装置之间，计算机装置给采集控制装置编写程序，采集控制装置通过数模转换功能将程序中的数字信号转换为模拟信号，并将其输出给扫描装置，从而控制扫描装置中振镜的偏转角度。

在一些实施例中，在共焦式光路架构中，主动光源和超快探测器共享同一光路，二者的扫描网格也相同；在非共焦式光路架构中，主动光源和超快探测器的光路之间相互独立，主动光源和超快探测器的扫描网格也相互独立，主动光源的扫描网格由控制程序中设定的位置坐标直接给出，超快探测器的扫描网格由超快探测器的视场范围和像素尺寸计算给出。

在一些实施例中，所述散射介质是指能够对光线进行非线性反射、折射和衰减的介质，其物理特性可由散射特性、吸收特性及传播相位因子表征；根据散射介质本身的时变特性可分为静态散射介质和动态散射介质；所述扫描网格位于散射介质的前表面。

在一些实施例中，还包括成像目标，所述成像目标是散射场景中的待重建物体，其位于散射介质后侧或位于散射介质内部。

本发明还提供一种瞬态图像校正方法，采用如上所述的散射瞬态图像采集系统采集散射瞬态图像，其通过计算机程序将超快探测器采集的原始瞬态图像数据进行数据校正，并利用散射重建算法实现场景重建。

在一些实施例中，利用采集控制装置控制整个采集流程，包括：A1、在控制程序中设定超快探测器的曝光时间和帧数以及扫描网格的位置坐标；A2、控制扫描装置中振镜的偏转角度，使出射光线打到扫描网格中的第一扫描点处；A3、控制超快探测器以信号整形装置传入的同步信号为触发信号，按照所设定的曝光时间、帧数采集当前扫描点处的瞬态图像；A4、对于扫描网格中的其余各点，重复以上步骤A2-A3，采集各扫描点的瞬态图像。

在一些实施例中，在共焦式光路架构中，共焦式图像校正流程包括：B1、采集空场景下单个扫描点处的三维空时瞬态图像，提取第三维度即时域上的峰值作为系统校准矩阵；B2、依据系统校准矩阵，对齐所有扫描点处采集的瞬态图像的时间戳；B3、对于各扫描点处采集的瞬态图像，选取图像中受直接反射光子影响较小的像素点，所述直接反射光子是指由散射介质前表面直接返回的并未进入散射介质的光子；B4、将所选像素点的数据在空域上做平均处理，得到当前扫描点的一维时域曲线；B5、将所有扫描点处的一维时域曲线按照扫描网格位置进行组合排布，形成散射场景的三维空时瞬态图像；B6、根据两点间的距离计算公式计算扫描网格中各点与主动光源的距离和网格中各点与超快探测器的距离，将两个距离矩阵之和作为当前扫描网格的距离校准矩阵；B7、依据距离校准矩阵，将步骤B5中生成的三维空时瞬态图像在时域上进行平移校准，生成最终校准后的瞬态图像。

在一些实施例中，在非共焦式光路架构中，非共焦式图像校正流程包括：C1、采集空场景下单个扫描点处的三维空时瞬态图像，提取第三维度即时域上的峰值作为系统校准矩阵；C2、依据系统校准矩阵，对齐散射场景下所有扫描点处采集的瞬态图像的时间戳；C3、根据两点间的距离计算公式分别计算主动光源与其扫描网格间的距离以及超快探测器与其扫描网格间的距离，将两个距离矩阵进行交叉求和计算后得到距离校准矩阵；C4、依据距离校准矩阵，将采集的瞬态图像在时域上进行平移校准，生成最终校准后的瞬态图像。

在一些实施例中，以校准后的瞬态图像为输入，通过对散射光传输模型进行求逆可以计算重建散射场景中的成像目标；所述散射光传输模型建模了散射介质对入射到散射场景中的光线的散射、吸收和传播方向的改变。

本发明与现有技术对比的有益效果包括：

本发明提供的散射瞬态图像采集系统和瞬态图像校正方法，设计了对多个系统部件进行同步控制的完整采集流程，能够采集散射场景的多维度信息，可实现散射空时瞬态图像的采集。此外，本发明还提供了面向不同光学架构的瞬态图像校正方法，该校正方法消除了采集系统的时域误差，同时将光子飞行时间的起始点校准到其进入散射场景的瞬间，将光子飞行时间的终点校准到其离开散射场景的瞬间，因此校正后的图像能够准确反映散射场景中光子的空时传播信息，相比于传统空域强度采集方式，本发明为散射成像方法提供了准确的时域维度数据，有助于散射成像的发展。

附图说明

图1是本发明实施例中的散射瞬态图像采集系统架构图。

图2是本发明实施例中的共焦式光学架构下的瞬态数据校正流程图。

图3是本发明实施例中的非共焦式光学架构下的瞬态数据校正流程图。

图4a是本发明实施例中的共焦式散射瞬态图像采集系统示意图。

图4b是本发明实施例中的共焦式散射瞬态图像采集系统采集的原始图像。

图4c是本发明实施例中的共焦式瞬态图像校正方法所得的校正图像。

图4d是本发明实施例中的以共焦式瞬态图像校正方法所得的校正图像为输入的散射重建结果。

图5a是本发明实施例中的非共焦式散射瞬态图像采集系统示意图。

图5b是本发明实施例中的非共焦式散射瞬态图像采集系统采集的原始图像。

图5c是本发明实施例中的非共焦式瞬态图像校正方法所得的校正图像。

图5d是本发明实施例中的以非共焦式瞬态图像校正方法所得的校正图像为输入的散射重建结果。

具体实施方式

下面对照附图并结合优选的实施方式对本发明作进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本实施例中的左、右、上、下、顶、底等方位用语，仅是互为相对概念，或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

本发明实施例提供一种散射瞬态图像采集系统，设计了对多个系统部件进行同步控制的完整采集流程，通过光路设计装置对主动光源和超快探测器进行光路位置排布，采用采集控制装置协调控制系统各部件以完成整个采集流程，能够同时采集散射场景的的空域和时域信息，实现散射空时瞬态图像的采集。

如图1所示，本发明实施例的散射瞬态图像采集系统包括：主动光源1、超快探测器2、光路设计装置3、信号整形装置4、扫描装置5、采集控制装置6、计算机装置7、散射介质8和成像目标9。光路设计装置3连接了扫描装置5和超快探测器2，包括共焦式光路架构和非共焦式光路架构；信号整形装置4位于主动光源1和超快探测器2之间；扫描装置5位于采集控制装置6、光路设计装置3和散射介质8三者之间；采集控制装置6位于计算机装置7和扫描装置5之间；计算机装置7位于采集控制装置6与超快探测器2之间。

主动光源1用于向散射场景中发射光子，包括但不限于能够发射超短脉冲信号的脉冲光源、幅度调制或频率调制的连续光源、强度较为恒定的常值光源。超快探测器用来记录所采集光子的飞行时间，包括但不限于单光子雪崩二极管，条纹相机及幅度调制连续波光子飞行时间相机。

光路设计装置3用于排布主动光源1和超快探测器2的位置，使二者处于共焦式光路或非共焦式光路。共焦式光路架构中，还包括分束器，主动光源1和超快探测器2分布于分束器两路垂直光路的对应侧。共焦式光路架构中的主动光源1和超快探测器2共享同一光路。非共焦式光路架构中，主动光源1和超快探测器2的光路之间相互独立。

信号整形装置4用于将带噪信号整形为标准信号，并以整形后的标准信号为同步信号，建立主动光源1和超快探测器2间的同步触发机制。信号整形装置4位于主动光源1和超快探测器2之间，其信号流向可以是以主动光源1的发射信号为输入，将输出信号传递给超快探测器2，或以超快探测器2的采集信号为输入，将输出信号传递给主动光源1。从而实现主动光源1发射光子与超快探测器2采集光子之间的同步触发。

扫描装置5是指包含一个或多个振镜的光学器件，通过光的反射原理改变出射光线的方向。在共焦式光路架构中，扫描装置5位于分束器与散射介质8之间，光路走向为由光源发出的光线经由分束器分束后进入扫描装置5，在非共焦式光路架构中，扫描装置5位于主动光源1与散射介质8之间，光路走向为由光源发出的光线直接进入扫描装置5。

采集控制装置6是指可由程序控制且具有数字信号到模拟信号转换功能的电子器件。采集控制装置6位于计算机装置7和扫描装置5之间，计算机装置7给采集控制装置6编写程序，采集控制装置6通过数模转换功能将程序中的数字信号转换为模拟信号，并将其输出给扫描装置5，从而控制扫描装置5中振镜的偏转角度。

进一步地，采集控制装置6用于控制整个采集流程：

A1、在控制程序中设定超快探测器的曝光时间和帧数以及扫描网格的位置坐标；

A2、控制扫描装置中振镜的偏转角度，使出射光线打到扫描网格中的第一扫描点处；

A3、控制超快探测器以信号整形装置传入的同步信号为触发信号，按照所设定的曝光时间、帧数采集当前扫描点处的瞬态图像；

A4、对于扫描网格中的其余各点，重复以上步骤A2-A3，采集各扫描点的瞬态图像。

计算机装置7用于给采集控制装置6编写程序，将超快探测器2采集的瞬态图像数据进行校正，并将校正后的数据作为散射重建算法的输入，最终重建散射场景中的目标物体。

进一步地，在共焦式光路架构中，主动光源1和超快探测器2共享同一光路，因此二者的扫描网格也相同。如图2所示，共焦式图像校正流程包括：

B1、采集空场景下单个扫描点处的三维空时瞬态图像，提取第三维度即时域维度上的峰值作为系统校准矩阵；

B2、依据系统校准矩阵，对齐所有扫描点处采集的瞬态图像的时间戳；

B3、对于各扫描点处采集的瞬态图像，选取图像中受直接反射光子影响较小的像素点，所述直接反射光子是指由散射介质前表面直接返回的并未进入散射介质的光子；

B4、将所选像素点的数据在空域上做平均处理，得到各扫描点的一维时域曲线；

B5、将所有扫描点处的一维时域曲线按照扫描网格位置进行组合排布，形成散射场景的三维空时瞬态图像；

B6、根据两点间的距离计算公式计算扫描网格中各点与主动光源的距离和网格中各点与超快探测器的距离，将两个距离矩阵之和作为当前扫描网格的距离校准矩阵；

B7、依据距离校准矩阵，将步骤B5中生成的三维空时瞬态图像在时域上进行平移校准，生成最终校准后的瞬态图像。

进一步地，在非共焦式光路架构中，主动光源1和超快探测器2的光路之间相互独立，主动光源1和超快探测器2的扫描网格也相互独立，主动光源1的扫描网格由控制程序中设定的位置坐标直接给出，超快探测器2的扫描网格由探测器的视场范围和像素尺寸计算给出。如图3所示，非共焦式图像校正流程包括：

C1、采集空场景下单点扫描的三维空时瞬态图像，提取其时域上的峰值作为系统校准矩阵；

C2、依据系统校准矩阵，对齐散射场景下所有扫描点处采集的瞬态图像的时间戳；

C3、根据两点间的距离计算公式分别计算主动光源与其扫描网格间的距离以及超快探测器与其扫描网格间的距离，将两个距离矩阵进行交叉求和计算后得到距离校准矩阵；

C4、依据距离校准矩阵，将采集的瞬态图像在时域上进行平移校准，生成最终校准后的瞬态图像。

散射重建算法用于以校准后的瞬态图像为输入，重建散射场景中的成像目标。散射重建算法是对散射光传输模型进行求逆的方法，散射光传输模型建模了散射介质对入射到散射场景中的光线的散射、吸收和传播方向的改变。

散射介质8是指能够对光线进行非线性反射、折射和衰减的介质，其物理特性可由散射特性、吸收特性及传播相位因子表征。根据散射介质本身的时变特性可分为静态散射介质和动态散射介质。扫描网格位于散射介质8的前表面。

成像目标9是指散射场景中的待重建物体，其位于散射介质8后侧或位于散射介质8内部。

本发明实施例提供的面向不同光学架构的瞬态图像校正方法，消除了采集系统的时域误差，同时将光子飞行时间的起始点校准到其进入散射场景的瞬间，将光子飞行时间的终点校准到其离开散射场景的瞬间，因此校正后的图像能够准确反映散射场景中光子的空时传播信息，相比于传统空域强度采集方式，本发明为散射成像方法提供了准确的时域维度数据，有助于散射成像的发展。

在优选的实施例中，共焦式散射瞬态图像采集系统如图4a所示，包括：主动光源1、超快探测器2、信号整形装置4、扫描装置5、采集控制装置6、计算机装置7、散射介质8、成像目标9和分束器10。其中，主动光源1为能够发射超短脉冲信号的脉冲光源；超快探测器2为单像素单光子雪崩二极管，其时间分辨率为55ps；分束器10为具有将一路光线分为两路的光学器件；信号整形装置4为MPD皮秒延时器PSD-065-A-MOD；扫描装置5为双轴振镜；采集控制装置6为NI-DAQ USB-6343数据采集卡；计算机装置7为具有2.3GHz Intel Core i5处理器的笔记本电脑；散射介质8为聚乙烯泡沫，成像目标9为具有朗伯表面的字母“T”。

主动光源1和超快探测器2分布于分束器10两路垂直光路的对应侧；信号整形装置4位于主动光源1和超快探测器2之间；扫描装置5位于采集控制装置6、分束器10和散射介质8三者之间；采集控制装置6位于计算机装置7和扫描装置5之间；计算机装置7位于采集控制装置6与超快探测器2之间；成像目标9位于散射介质8内部。

在该共焦式散射瞬态图像采集系统中，主动光源1发射光束，经分束器10后到达扫描装置5，然后经扫描装置5反射后进入由散射介质8和成像目标9组成的散射场景，光束被散射场景反射回扫描装置5和分束器10，然后经分束器10的输出进入超快探测器2被采集，因此该光路架构中的主动光源1和超快探测器2共享同一光路。

信号整形装置4将主动光源1输出的频率为80MHz的带噪同步信号整形为标准晶体管-晶体管逻辑信号(Transistor-Transistor Logic，TTL)，并将整形后的标准信号作为同步信号传给超快探测器2，建立主动光源1和超快探测器2间的同步触发机制。

采集控制装置NI-DAQ USB-6343可由程序控制且具有数字信号到模拟信号转换功能。在计算机装置7上给采集控制装置6编写程序，采集控制装置6通过数模转换功能将程序中的数字信号转换为模拟信号，并将其输出给扫描装置5，从而控制扫描装置5中振镜的偏转角度，改变出射光线的角度。

进一步地，利用采集控制装置6控制整个采集流程：

A1、在控制程序中设定超快探测器的曝光时间为20ms，帧数为1，扫描网格大小为64×64，以及各扫描点的位置坐标；

A2、控制扫描装置中振镜的偏转角度，使出射光线打到扫描网格中的第一扫描点处；

A3、控制超快探测器以信号整形装置传入的同步信号为触发信号，按照所设定的曝光时间、帧数采集当前扫描点处的瞬态图像；

A4、对于扫描网格中的其余各点，重复以上步骤A2-A3，采集各扫描点的瞬态图像，从而实现对散射场景的二维空域扫描。

由于本实施例中超快探测器2和主动光源1的同步信号频率为80MHz且超快探测器2的时间分辨率为55ps，因此各扫描点处采集的瞬态图像的时域采样点数为1/(80MHz×55ps)≈227。由于本实例中超快探测器2的空域像素大小为32×32，各扫描点处采集的瞬态图像的空域采样点数为32×32。因此，各扫描点处采集的瞬态图像大小为32×32×227。对于64×64个扫描点，所有采集图像如图4b所示。

对64×64个扫描点处采集的原始三维瞬态图像进行数据校正，校正流程包括：

B1、采集空场景下单个扫描点处的三维空时瞬态图像，其图像大小为32×32×227，提取第三维度即时域维度上的峰值作为系统校准矩阵；

B2、依据系统校准矩阵，对齐所有扫描点处采集的瞬态图像的时间戳；

B3、对于各扫描点处采集的瞬态图像，选取图像中受直接反射光子影响较小的像素点，所述直接反射光子是指由散射介质前表面直接返回的并未进入散射介质的光子；

B4、将所选像素点的数据在空域上做平均处理，得到各扫描点的一维时域曲线，其大小为1×227；

B5、将所有扫描点处的一维时域曲线按照扫描网格位置进行组合排布，形成散射场景的三维空时瞬态图像，其图像大小为64×64×227；

B6、根据两点间的距离计算公式计算扫描网格中各点与主动光源的距离和网格中各点与超快探测器的距离，将两个距离矩阵之和作为当前扫描网格的距离校准矩阵；

B7、依据距离校准矩阵，将步骤B5中生成的三维空时瞬态图像在时域上进行平移校准，生成最终校准后的瞬态图像，如图4c所示。

将校准后的瞬态图像输入散射重建算法进行散射场景重建，这里选用散射场边界值转换算法，散射重建结果如图4d所示，重建结果和成像目标一致，证明了图像采集与校正的准确性，即本发明所实施例提供的共焦式散射瞬态图像采集系统和共焦式瞬态图像校正方法的准确性。

在优选的实施例中，非共焦式散射瞬态图像采集装置系统如图5a所示，其部件包括：主动光源1、超快探测器2、信号整形装置4、扫描装置5、采集控制装置6、计算机装置7、散射介质8和成像目标9。其中，主动光源1为能够发射超短脉冲信号的脉冲光源；超快探测器2为单像素单光子雪崩二极管，其时间分辨率为55ps；信号整形装置4为MPD皮秒延时器PSD-065-A-MOD；扫描装置5为双轴振镜；采集控制装置6为NI-DAQ USB-6343数据采集卡；计算机装置7为具有2.3GHz Intel Core i5处理器的笔记本电脑；散射介质8为聚乙烯泡沫，成像目标9为具有朗伯表面的字母“K”。

信号整形装置4位于主动光源1和超快探测器2之间；扫描装置5位于采集控制装置6和散射介质8三者之间；采集控制装置6位于计算机装置7和扫描装置5之间；计算机装置7位于采集控制装置6与超快探测器2之间；成像目标9位于散射介质8内部。

在该非共焦式散射瞬态图像采集系统中，主动光源1发射光束，经扫描装置5反射后进入由散射介质8和成像目标9组成的散射场景，光束被散射场景反射后进入超快探测器2被采集，因此该光路架构中主动光源1和超快探测器2的光路之间相互独立。

信号整形装置4将主动光源1输出的频率为80MHz的带噪同步信号整形为标准晶体管-晶体管逻辑信号(Transistor-Transistor Logic，TTL)，并将整形后的标准信号作为同步信号传给超快探测器2，建立主动光源1和超快探测器2间的同步触发机制。

采集控制装置NI-DAQ USB-6343可由程序控制且具有数字信号到模拟信号转换功能。在计算机装置7上给采集控制装置6编写程序，采集控制装置6通过数模转换功能将程序中的数字信号转换为模拟信号，并将其输出给扫描装置5，从而控制扫描装置5中振镜的偏转角度，改变出射光线的角度。

本实施例中，我们设定光源扫描位置为固定值，即扫描网格大小为1×1，然后利用采集控制装置控制整个采集流程：

A1、在控制程序中设定超快探测器的曝光时间为20ms，帧数为1以及扫描点的位置坐标；

A2、控制扫描装置中振镜的偏转角度，使出射光线打到该扫描点处；

A3、控制超快探测器以信号整形装置传入的同步信号为触发信号，按照所设定的曝光时间、帧数采集当前扫描点处的瞬态图像。

由于本实施例中超快探测器2和主动光源1的同步信号频率为80MHz且超快探测器的时间分辨率为55ps，因此该扫描点处采集的瞬态图像的时域采样点数为1/(80MHz×55ps)≈227。由于本实施例中超快探测器2的空域像素大小为32×32，该扫描点处采集的瞬态图像的空域采样点数为32×32。因此，该扫描点处采集的瞬态图像大小为32×32×227，如图5b所示。

根据超快探测器2的视场范围和像素尺寸确定超快探测器2的扫描网格。然后对该扫描点处采集的原始三维瞬态图像进行数据校正。校正流程包括：

B1、采集空场景下单点扫描的三维空时瞬态图像，提取其时域上的峰值作为系统校准矩阵；

B2、依据系统校准矩阵，对齐该扫描点处采集的瞬态图像的时间戳；

B3、根据两点间的距离计算公式计算超快探测器与其扫描网格间的距离，将该距离矩阵与主动光源和扫描点位置间的距离相加，形成最终的距离校准矩阵；

B4、依据距离校准矩阵，将采集的瞬态图像在时域上进行平移校准，生成最终校准后的瞬态图像，如图5c所示。

将校准后的瞬态图像输入散射重建算法进行散射场景重建，这里选用虚拟相量场重建算法，散射重建结果如图5d所示，重建结果和成像目标一致，证明了图像采集与校正的准确性，即本发明所设计的非共焦式散射瞬态图像采集系统和非共焦式瞬态图像校正方法的准确性。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。