CN104168423A - 频域瞬态成像方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种频域瞬态成像方法，包括以下步骤：通过调制成像系统以预定频率、预定相位对被测对象采集一组图像集；从图像集中提取基波图像，并对基波图像进行校正以得到校正后的图像集；对校正后的图像集进行低频补偿；对低频补偿后的校正后图像集进行傅里叶反变换，以得到瞬态图像。本发明的方法只需要进行线性计算，且算法的空间和时间复杂度低，可以得到高时间分辨率的瞬态图像，并且可以有效去除系统误差，得到高质量的瞬态图像。本发明还提供了一种频域瞬态成像系统。

Description

频域瞬态成像方法及系统

技术领域

本发明涉及光学和计算机视觉技术领域，特别涉及一种频域瞬态成像方法及系统。

背景技术

对于一般成像系统来说光速可以认为是无穷大的，因此传统图像记录的是在光照稳定的条件下的对象的光响应。但是对象的光瞬态响应包含了更多的信息。采集对象的光瞬态响应信息的技术称为瞬态成像。目前，瞬态成像的一种方法是采用超高速的相机，并且需要超短脉冲光源。这种方法属于时域采集方案，缺点为所采用的超高速成像系统和光源非常昂贵，而且采集过程复杂非常耗时。另一种方法是采用调制成像系统，所需的系统与TOF(飞行时间)深度相机原理相同，区别在于深度相机采用固定频率的脉冲进行成像，而瞬态成像所用的调制成像系统需要用多个频率分别进行成像。这种方法属于频域采集方案，成像系统在每个工作频率上采集的数据就是瞬态图像的在该频率的频谱，通过傅里叶变换及相关去噪算法或采用优化方法可以求解出瞬态图像。但是，采用优化方法求解的计算复杂度很高，难以得到高时间分辨率的结果。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种频域瞬态成像方法，该方法只需要进行线性计算，且算法的空间和时间复杂度低，可以得到高时间分辨率的瞬态图像，并且可以有效去除系统误差，得到高质量的瞬态图像。

本发明的另一个目的在于提供一种频域瞬态成像系统。

为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例提出了一种频域瞬态成像方法，包括以下步骤：通过调制成像系统以预定频率、预定相位对被测对象采集一组图像集；从所述图像集中提取基波图像，并对所述基波图像进行校正以得到校正后的图像集；对所述校正后的图像集进行低频补偿；对低频补偿后的校正后图像集进行傅里叶反变换，以得到瞬态图像。

根据本发明实施例的频域瞬态成像方法，仅仅需要进行线性计算，且算法的空间和时间复杂度低，可以得到高时间分辨率的瞬态图像，并且可以有效去除系统误差，得到高质量的瞬态图像。

另外，根据本发明上述实施例的频域瞬态成像方法还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，所述调制成像系统至少包括一个信号发生器、一个光源及一个成像系统。

在一些示例中，所述通过调制成像系统以预定频率、预定相位对被测对象采集一组图像集，具体包括：所述信号发生器控制所述光源以预定频率发射方波信号，并控制所述成像系统的快门以相同频率成像；获取所述光源的控制信号与所述成像系统的快门的控制信号的相位差为预定相位时得到的图像以及在相位差为滞后预定相位90°时得到的图像，并据此组成图像集，具体为：

$I_{x,y}(f,\mathrm{\φ})=I_{x,y}^r(f,\mathrm{\φ})+{\mathrm{jI}}_{x,y}^i(f,\mathrm{\φ}),$

其中，I_x,y(f,φ)表示图像集，表示光源的控制信号与成像系统的快门的控制信号的相位差为预定相位时得到的图像，表示光源的控制信号与成像系统的快门的控制信号的相位差为滞后预定相位90°时得到的图像，j为虚数符号，f为预定频率，φ为预定相位。

在一些示例中，所述从所述图像集中提取基波图像，具体包括：

${I^p}_{x,y}\left(f\right)=\frac{2}{K}\underset{k=0}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{x,y}(f,{\mathrm{k\φ}}_s)\cos \left(\frac{2\mathrm{\πk}}{K}\right),$

其中，I^p _x,y(f)表示基波图像，I_x,y(f,kφ_s)表示采集得到的图像集，表示余弦函数，K表示采集图像时确定的相位总数，k表示相位序号。

在一些示例中，还包括：在对所述基波图像进行校正前，对所述调制成像系统进行标定，具体包括：在所述调制成像系统前放置一个表面均匀的漫反射板；对所述漫反射板进行数据采集，得到一组图像，记作C_x,y(f,φ)；根据如下参数化模型拟合得到参数Aⁿ(nf)和

$C_{x,y}(f,\mathrm{\φ})=\underset{n=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{A}^n\left(\mathrm{nf}\right)\exp \{-j[\mathrm{n\φ}-{\mathrm{\φ}}_0^n\left(\mathrm{nf}\right)\left]\right\},$

其中，Aⁿ(nf)表示光源信号的基波和n次谐波的幅值，表示光源信号的基波和n次谐波的相移，n为谐波阶次，exp为指数函数，j为虚数符号。

本发明第二方面的实施例提供了一种频域瞬态成像系统，包括：采集模块，所述采集模块通过调制成像系统以预定频率、预定相位对被测对象采集一组图像集；校正模块，所述校正模块用于从所述图像集中提取基波图像，并对所述基波图像进行校正以得到校正后的图像集；补偿模块，所述补偿模块用于对所述校正后的图像集进行低频补偿；生成模块，所述生成模块用于对低频补偿后的校正后图像集进行傅里叶反变换，以得到瞬态图像。

根据本发明实施例的频域瞬态成像系统，仅仅需要进行线性计算，且算法的空间和时间复杂度低，可以得到高时间分辨率的瞬态图像，并且可以有效去除系统误差，得到高质量的瞬态图像。

另外，根据本发明上述实施例的频域瞬态成像系统还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，所述调制成像系统至少包括一个信号发生器、一个光源及一个成像系统。

在一些示例中，所述采集模块通过调制成像系统以预定频率、预定相位对被测对象采集一组图像集，具体包括：所述信号发生器控制所述光源以预定频率发射方波信号，并控制所述成像系统的快门以相同频率成像；获取所述光源的控制信号与所述成像系统的快门的控制信号的相位差为预定相位时得到的图像以及在相位差为滞后预定相位90°时得到的图像，并据此组成图像集，具体为：

$I_{x,y}(f,\mathrm{\φ})=I_{x,y}^r(f,\mathrm{\φ})+{\mathrm{jI}}_{x,y}^i(f,\mathrm{\φ}),$

其中，I_x,y(f,φ)表示图像集，表示光源的控制信号与成像系统的快门的控制信号的相位差为预定相位时得到的图像，表示光源的控制信号与成像系统的快门的控制信号的相位差为滞后预定相位90°时得到的图像，j为虚数符号，f为预定频率，φ为预定相位。

在一些示例中，所述校正模块通过以下公式从所述图像集中提取基波图像：

${I^p}_{x,y}\left(f\right)=\frac{2}{K}\underset{k=0}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{x,y}(f,{\mathrm{k\φ}}_s)\cos \left(\frac{2\mathrm{\πk}}{K}\right),$

其中，I^p _x,y(f)表示基波图像，I_x,y(f,kφ_s)表示采集得到的图像集，表示余弦函数，K表示采集图像时确定的相位总数，k表示相位序号。

在一些示例中，所述校正模块还用于在对所述基波图像进行校正前，对所述调制成像系统进行标定，具体包括：在所述调制成像系统前放置一个表面均匀的漫反射板；对所述漫反射板进行数据采集，得到一组图像，记作C_x,y(f,φ)；根据如下参数化模型拟合得到参数Aⁿ(nf)和

$C_{x,y}(f,\mathrm{\φ})=\underset{n=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{A}^n\left(\mathrm{nf}\right)\exp \{-j[\mathrm{n\φ}-{\mathrm{\φ}}_0^n\left(\mathrm{nf}\right)\left]\right\},$

其中，Aⁿ(nf)表示光源信号的基波和n次谐波的幅值，表示光源信号的基波和n次谐波的相移，n为谐波阶次，exp为指数函数，j为虚数符号。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的频域瞬态成像方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的调制成像系统的结构示意图；以及

图3是根据本发明一个实施例的频域瞬态成像系统的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

以下结合附图描述根据本发明实施例频域瞬态成像方法及系统。

图1是根据本发明一个实施例的频域瞬态成像方法的流程图。如图1所示，根据本发明一个实施例的频域瞬态成像方法，包括以下步骤：

步骤S101，通过调制成像系统以预定频率、预定相位对被测对象采集一组图像集。

更为具体地，在一些示例中，通过调制成像系统，以频率间隔f_s从最低工作频率f_L到最高工作频率f_H选择一组工作频率f(即预定频率)，选择从0到2π的等间隔相位φ(即预定相位)，对被测对象采集一组图像集，记作I_x,y(f,φ)，其中，预定相位φ可调。

如图2所示，在一些示例中，调制成像系统例如至少包括一个信号发生器、一个光源及一个成像系统。

进一步地，步骤S101具体包括：首先信号发生器控制光源以预定频率f发射方波信号，并控制成像系统的快门以相同频率(预定频率f)成像；获取光源的控制信号和成像系统的快门的控制信号的相位差为预定相位φ时得到的图像获取光源的控制信号和成像系统的快门的控制信号的相位差为滞后预定相位90°(即φ-90°)时得到的图像则采集得到的图像集为j为虚数符号。其中，该调制成像系统选择从低到高的频率范围选择等间隔工作频率(即工作频率f＝nf_s，f∈[f_L，f_H]，其中n为正整数，f_s为频率间隔，f_L,f_H分别为调制成像系统的最小和最大调制频率)以及从0到2π的相位选择等间隔相位(即φ＝mφ_s，φ_s为相位间隔，m＝0,1,...,K，K＝2π/φ_s)对被测对象进行采集图像。

步骤S102，从图像集中提取基波图像，并对基波图像进行校正以得到校正后的图像集。

换言之，即从频率为f所有相位的图像集I_x,y(f,φ)中提取出基波，记作然后对该基波图像进行校正，得到校正的图像集，记作I^r _x,y(f)。其中，在一些示例中，通过如下公式从图像集中提取基波图像：

${I^p}_{x,y}\left(f\right)=\frac{2}{K}\underset{k=0}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{x,y}(f,{\mathrm{k\φ}}_s)\cos \left(\frac{2\mathrm{\πk}}{K}\right),$

其中，I^p _x,y(f)表示基波图像，I_x,y(f,kφ_s)表示采集得到的图像集，表示余弦函数，K表示采集图像时确定的相位总数，k表示相位序号。

另外，在该步骤中，在对基波图像进行校正之前，首先对调制成像系统进行标定(对于一个调制成像系统，标定仅需执行一次)，获得在每个工作频率下光源信号的基波和n次谐波的幅值Aⁿ(nf)和相移然后将I^p _x,y(f)除以其中，标定的具体步骤包括：

步骤1：在调制成像系统前放置一个表面均匀的漫反射板。

步骤2：对漫反射板进行数据采集，得到一组图像C_x,y(f,φ)。

步骤3：根据如下参数化模型拟合得到参数Aⁿ(nf)和

$C_{x,y}(f,\mathrm{\φ})=\underset{n=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{A}^n\left(\mathrm{nf}\right)\exp \{-j[\mathrm{n\φ}-{\mathrm{\φ}}_0^n\left(\mathrm{nf}\right)\left]\right\},$

其中，Aⁿ(f)表示光源信号的基波和n次谐波的幅值，表示光源信号的基波和n次谐波的相移，n为谐波阶次，exp为指数函数，j为虚数符号。

步骤S103，对校正后的图像集进行低频补偿。

更为具体地，即对校正后的图像集I^r _x,y(f)，沿着预定频率f，以最低工作频率f_L为频率步长，进行离散傅里叶反变换，得到初始瞬态图像i⁰ _x,y(t)，然后以频率间隔f_s为频率步长，进行离散傅里叶变换，并保留频率低于f_L的数据，并与校正后的图像集I^r _x,y(f)合并，使其低于频率f_L的部分得到补偿。

步骤S104，对低频补偿的校正后图像集进行傅里叶反变换，以得到瞬态图像。

更为具体地，即对得到补偿的校正后的图像集I^r _x,y(f)，沿着频率f，以频率间隔f_s为频率步长，做离散傅里叶反变换，以得到瞬态图像i_x,y(t)。

以下通过一个具体的例子，对本发明实施例的频域瞬态成像方法进行具体说明。在该示例中，对一个对象进行瞬态成像，包括以下步骤：

步骤201，设置调制成像系统的工作频率f＝5MHz～165MHz(即预定频率)，间隔f_s＝1MHz，相位0～2π，间隔φ_s＝2π/20，采集得到一组图像集I_x,y(f,φ)。

步骤202：对于频率为f的图像集I_x,y(f,φ)，提取出基波图像：

${I^p}_{x,y}\left(f\right)=\frac{2}{K}\underset{k=0}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{x,y}(f,{\mathrm{k\φ}}_s)\cos \left(\frac{2\mathrm{\πk}}{K}\right),$

并通过标定参数对基波图像和谐波图像进行校正：

${I^r}_{x,y}\left(f\right)={I^p}_{x,y}\left(f\right)/\left\{A^1\left(f\right)\exp \right[{\mathrm{\φ}}_0^1\left(f\right)\left]\right\}.$

步骤203：对校正的图像集I^r _x,y(f)，沿着频率f，以最低工作频率5MHz为频率步长，做离散傅里叶反变换：

i⁰ _x,y(t)＝iFFT[I^r _x,y(f)]。

步骤204：以频率间隔1MHz为频率步长，对i⁰ _x,y(t)做离散傅里叶变换，并保留频率低于f_L的数据：

I^r _x,y(f)＝FFT[i⁰ _x,y(t)],,f<f_L，

并与校正的图像集I^r _x,y(f)合并，使其低于频率f_L的部分得到补偿。

步骤205：重构瞬态图像：i_x,y(t)＝iFFT[I^r _x,y(f)]。

根据本发明实施例的频域瞬态成像方法，仅仅需要进行线性计算，且算法的空间和时间复杂度低，可以得到高时间分辨率的瞬态图像，并且可以有效去除系统误差，得到高质量的瞬态图像。

本发明的进一步实施例还提供了一种频域瞬态成像系统。

图2是根据本发明一个实施例的频域瞬态成像系统的结构框图。如图2所示，根据本发明一个实施例的频域瞬态成像系统300，包括：采集模块310、校正模块320、补偿模块330和生成模块340。

其中，采集模块310通过调制成像系统以预定频率、预定相位对被测对象采集一组图像集。

更为具体地，在一些示例中，采集模块310通过调制成像系统，以频率间隔f_s从最低工作频率f_L到最高工作频率f_H选择一组工作频率f(即预定频率)，选择从0到2π的等间隔相位φ(即预定相位)，对被测对象采集一组图像集，记作I_x,y(f,φ)，其中，预定相位φ可调。

如图2所示，在一些示例中，调制成像系统例如至少包括一个信号发生器、一个光源及一个成像系统。

进一步地，采集模块310通过调制成像系统以预定频率、预定相位对被测对象采集一组图像集，具体包括：首先信号发生器控制光源以预定频率f发射方波信号，并控制成像系统的快门以相同频率(预定频率f)成像；获取光源的控制信号和成像系统的快门的控制信号的相位差为预定相位φ时得到的图像获取光源的控制信号和成像系统的快门的控制信号的相位差为滞后预定相位90°(即φ-90°)时得到的图像则采集得到的图像集为j为虚数符号。其中，该调制成像系统选择从低到高的频率范围选择等间隔工作频率(即工作频率f＝nf_s，f∈[f_L，f_H]，其中n为正整数，f_s为频率间隔，f_L,f_H分别为调制成像系统的最小和最大调制频率)以及从0到2π的相位选择等间隔相位(即φ＝mφ_s，φ_s为相位间隔，m＝0,1,...,K，K＝2π/φ_s)对被测对象进行采集图像。

校正模块320用于从图像集中提取基波图像，并对基波图像进行校正以得到校正后的图像集。

换言之，即校正模块320从频率为f所有相位的图像集I_x,y(f,φ)中提取出基波，记作I^p _x,y(f)，然后对该基波图像进行校正，得到校正的图像集，记作I^r _x,y(f)。其中，在一些示例中，补偿模块330通过如下公式从图像集中提取基波图像：

${I^p}_{x,y}\left(f\right)=\frac{2}{K}\underset{k=0}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}{I}_{x,y}(f,{\mathrm{k\&phi;}}_s)\cos \left(\frac{2\mathrm{\&pi;k}}{K}\right),$

其中，I^p _x,y(f)表示基波图像，I_x,y(f,kφ_s)表示采集得到的图像集，表示余弦函数，K表示采集图像时确定的相位总数，k表示相位序号。

另外，在上述过程中，在对基波图像进行校正之前，首先对调制成像系统进行标定(对于一个调制成像系统，标定仅需执行一次)，获得在每个工作频率下光源信号的基波和n次谐波的幅值Aⁿ(nf)和相移然后将I^p _x,y(f)除以其中，标定的具体步骤包括：

步骤1：在调制成像系统前放置一个表面均匀的漫反射板。

步骤2：对漫反射板进行数据采集，得到一组图像C_x,y(f,φ)。

步骤3：根据如下参数化模型拟合得到参数Aⁿ(nf)和

$C_{x,y}(f,\mathrm{\&phi;})=\underset{n=1}{\overset{\&infin;}{\mathrm{\&Sigma;}}}{A}^n\left(\mathrm{nf}\right)\exp \{-j[\mathrm{n\&phi;}-{\mathrm{\&phi;}}_0^n\left(\mathrm{nf}\right)\left]\right\},$

其中，Aⁿ(f)表示光源信号的基波和n次谐波的幅值，表示光源信号的基波和n次谐波的相移，n为谐波阶次，exp为指数函数，j为虚数符号。

补偿模块330用于对校正后的图像集进行低频补偿。

更为具体地，即补偿模块330对校正后的图像集I^r _x,y(f)，沿着预定频率f，以最低工作频率f_L为频率步长，进行离散傅里叶反变换，得到初始瞬态图像i⁰ _x,y(t)，然后以频率间隔f_s为频率步长，进行离散傅里叶变换，并保留频率低于f_L的数据，并与校正后的图像集I^r _x,y(f)合并，使其低于频率f_L的部分得到补偿。

生成模块340用于对低频补偿后的校正后图像集进行傅里叶反变换，以得到瞬态图像。

更为具体地，即生成模块340对得到补偿的校正后的图像集I^r _x,y(f)，沿着频率f，以频率间隔f_s为频率步长，做离散傅里叶反变换，以得到瞬态图像i_x,y(t)。

对于该系统300的具体举例描述参见上述对本发明的方法的举例描述部分，此处不再赘述。

根据本发明实施例的频域瞬态成像系统，仅仅需要进行线性计算，且算法的空间和时间复杂度低，可以得到高时间分辨率的瞬态图像，并且可以有效去除系统误差，得到高质量的瞬态图像。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种频域瞬态成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过调制成像系统以预定频率、预定相位对被测对象采集一组图像集；

从所述图像集中提取基波图像，并对所述基波图像进行校正以得到校正后的图像集；

对所述校正后的图像集进行低频补偿；

对低频补偿的校正后图像集进行傅里叶反变换，以得到瞬态图像。

2.根据权利要求1所述的频域瞬态成像方法，其特征在于，所述调制成像系统至少包括一个信号发生器、一个光源及一个成像系统。

3.根据权利求2所述的频域瞬态成像方法，其特征在于，所述通过调制成像系统以预定频率、预定相位对被测对象采集一组图像集，具体包括：

所述信号发生器控制所述光源以预定频率发射方波信号，并控制所述成像系统的快门以相同频率成像；

获取所述光源的控制信号与所述成像系统的快门的控制信号的相位差为预定相位时得到的图像以及在相位差为滞后预定相位90°时得到的图像，并据此组成图像集，具体为：

$I_{x,y}(f,\mathrm{\&phi;})=I_{x,y}^r(f,\mathrm{\&phi;})+{\mathrm{jI}}_{x,y}^i(f,\mathrm{\&phi;}),$

其中，I_x,y(f,φ)表示图像集，表示光源的控制信号与成像系统的快门的控制信号的相位差为预定相位时得到的图像，表示光源的控制信号与成像系统的快门的控制信号的相位差为滞后预定相位90°时得到的图像，j为虚数符号，f为预定频率，φ为预定相位。

4.根据权利要求1所述的频域瞬态成像方法，其特征在于，所述从所述图像集中提取基波图像，具体包括：

${I^p}_{x,y}\left(f\right)=\frac{2}{K}\underset{k=0}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}{I}_{x,y}(f,{\mathrm{k\&phi;}}_s)\cos \left(\frac{2\mathrm{\&pi;k}}{K}\right),$

其中，I^p _x,y(f)表示基波图像，I_x,y(f,kφ_s)表示采集得到的图像集，表示余弦函数，K表示采集图像时确定的相位总数，k表示相位序号。

5.根据权利要求1-4任一项所述的频域瞬态成像方法，其特征在于，还包括：

在对所述基波图像进行校正前，对所述调制成像系统进行标定，具体包括：

在所述调制成像系统前放置一个表面均匀的漫反射板；

对所述漫反射板进行数据采集，得到一组图像，记作C_x,y(f,φ)；

根据如下参数化模型拟合得到参数Aⁿ(f)和

$C_{x,y}(f,\mathrm{\&phi;})=\underset{n=1}{\overset{\&infin;}{\mathrm{\&Sigma;}}}{A}^n\left(f\right)\exp \{-j[\mathrm{n\&phi;}-{\mathrm{\&phi;}}_0^n\left(f\right)\left]\right\},$

其中，Aⁿ(f)表示光源信号的基波和n次谐波的幅值，表示光源信号的基波和n次谐波的相移，n为谐波阶次，exp为指数函数，j为虚数符号。

6.一种频域瞬态成像系统，其特征在于，包括：

采集模块，所述采集模块通过调制成像系统以预定频率、预定相位对被测对象采集一组图像集；

校正模块，所述校正模块用于从所述图像集中提取基波图像，并对所述基波图像进行校正以得到校正后的图像集；

补偿模块，所述补偿模块用于对所述校正后的图像集进行低频补偿；

生成模块，所述生成模块用于对低频补偿后的校正后图像集进行傅里叶反变换，以得到瞬态图像。

7.根据权利要求6所述的频域瞬态成像系统，其特征在于，所述调制成像系统至少包括一个信号发生器、一个光源及一个成像系统。

8.根据权利要求7所述的频域瞬态成像系统，其特征在于，所述采集模块通过调制成像系统以预定频率、预定相位对被测对象采集一组图像集，具体包括：

所述信号发生器控制所述光源以预定频率发射方波信号，并控制所述成像系统的快门以相同频率成像；

获取所述光源的控制信号与所述成像系统的快门的控制信号的相位差为预定相位时得到的图像以及在相位差为滞后预定相位90°时得到的图像，并据此组成图像集，具体为：

$I_{x,y}(f,\mathrm{\&phi;})=I_{x,y}^r(f,\mathrm{\&phi;})+{\mathrm{jI}}_{x,y}^i(f,\mathrm{\&phi;}),$

其中，I_x,y(f,φ)表示图像集，表示光源的控制信号与成像系统的快门的控制信号的相位差为预定相位时得到的图像，表示光源的控制信号与成像系统的快门的控制信号的相位差为滞后预定相位90°时得到的图像，j为虚数符号，f为预定频率，φ为预定相位。

9.根据权利要求6所述的频域瞬态成像系统，其特征在于，所述校正模块通过以下公式从所述图像集中提取基波图像：

${I^p}_{x,y}\left(f\right)=\frac{2}{K}\underset{k=0}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}{I}_{x,y}(f,{\mathrm{k\&phi;}}_s)\cos \left(\frac{2\mathrm{\&pi;k}}{K}\right),$

其中，I^p _x,y(f)表示基波图像，I_x,y(f,kφ_s)表示采集得到的图像集，表示余弦函数，K表示采集图像时确定的相位总数，k表示相位序号。

10.根据权利要求6-9任一项所述的频域瞬态成像系统，其特征在于，所述校正模块还用于在对所述基波图像进行校正前，对所述调制成像系统进行标定，具体包括：

在所述调制成像系统前放置一个表面均匀的漫反射板；

对所述漫反射板进行数据采集，得到一组图像，记作C_x,y(f,φ)；

根据如下参数化模型拟合得到参数Aⁿ(f)和

$C_{x,y}(f,\mathrm{\&phi;})=\underset{n=1}{\overset{\&infin;}{\mathrm{\&Sigma;}}}{A}^n\left(f\right)\exp \{-j[\mathrm{n\&phi;}-{\mathrm{\&phi;}}_0^n\left(f\right)\left]\right\},$

其中，Aⁿ(f)表示光源信号的基波和n次谐波的幅值，表示光源信号的基波和n次谐波的相移，n为谐波阶次，exp为指数函数，j为虚数符号。