具体实施方式

下面将结合本申请中附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请提供的高动态燃烧场的光学分层成像方法的一种应用场景示意图；如图1所示，本申请中的方法可以应用于图1所示的电子设备10、光学设备20和待测物品30。如图1所示，电子设备10可以包括：高速相机11、控制器12、图像处理器13；光学设备20可以包括：光轴、主轴滤波装置21和宽带消偏振棱镜21；其中，该控制器12用于控制该高速相机11拍摄，该控制器12和高速相机11的数量根据实际需要进行设置，一般的，若要求最终获取的三维火焰燃烧发光体的三维图像的精度越高，则该控制器12和高速相机11的数量越多，该图像处理器13一般设置为计算机，计算机内置有处理图像的软件，用于按照预设方法对图像进行处理，且该控制器12分别与该高速相机11和该图像处理器13通信连接，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。

光学设备20中的主轴滤波装置21设置在光轴上，该宽带消偏振棱镜22也设置在光轴上，三维火焰燃烧发光体相当于光源，该三维火焰燃烧发光体也设置在该光源上，其中，该光源、主轴滤波装置21和宽带消偏振棱镜22从左到右依次设置，该宽带消偏振棱镜22根据实际需要进行设置。

另外，本申请的信号的传递顺序为：三维火焰燃烧发光体的光信号传递到该主轴滤波装置21上，该主轴滤波装置21用于滤除三维火焰燃烧发光体的光信号的其他杂质光，并滤波后的杂质光传递到该宽带消偏振棱镜22上，多个宽带消偏振棱镜22分别对光信号进行分束光线，使得经过该宽带消偏振棱镜22后的光信号被分为多束光信号，控制器12控制多个该该高速相机11获取分束后多个位置的图像信息，该该高速相机11将获取的图像信息传递到该图像处理器13上，该图像处理器13按照预设函数对多个图像进行进行处理，并将每个图像的二维断面的光亮度函数按照预设顺序进行叠加，得到三维火焰燃烧发光体的像。

可以理解，图1所示的结构仅为示意，电子设备10还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。图1中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。

图2为发明实施例提供的另一种高动态燃烧场的光学分层成像方法的流程示意图；如图2所示，本申请提供一种高动态燃烧场的光学分层成像方法，方法包括：

S101、使用多个宽带消偏振棱镜将获取的三维火焰燃烧发光体发出的光信号进行分束。

将获取的三维火焰燃烧发光体后，使得该三维火焰燃烧发光体发出的光线经过多个宽带消偏振棱镜，多个宽带消偏振棱镜将光束进行分光，该多个宽带消偏振棱镜使得该三维火焰燃烧发光体产生的光在不同的方向上进行成像，该宽带消偏振棱镜的数量根据实际需要进行设置，在此不做具体限定。一般的，该宽带消偏振棱镜的数量越多，最终获取的三维火焰燃烧发光体的三维图像越清晰越准确，该宽带消偏振棱镜可以改变光纤的传播方向，使得一部分光信号沿着原有方向传播，另一部分光信号按照该宽带消偏振棱镜折射的角度进行传播。该宽带消偏振棱镜具体的设置位置与设置角度根据实际需要进行设置，在此不做具体限定。为了方便说明，在此以多个宽带消偏振棱镜均设置在光轴位置，且多个宽带消偏振棱镜之间相互平行，即使得该三维火焰燃烧发光体发出的光线沿着原有方向传播的同时，使得一部分光线发生折射，即使得该三维火焰燃烧发光体在光轴的方向和宽带消偏振棱镜的反射方向均形成图像，且每个图像均表示三维火焰燃烧发光体不同断层的图像。

S102、使用多个高速相机分别对分束后的光束进行拍摄。

该高速相机的设置数量等于该宽带消偏振棱镜分束的光束的数量，宽带消偏振棱镜对光线进行分束后，使得多个方向上均存在该三维火焰燃烧发光体不同断层的图像，控制器控制高速相机获取多个断层图像，在实际应用中，光线进行分束数量越多，该高速相机的数量越多，最终得到的三维火焰燃烧发光体的三维图像越清晰越准确；另外，该控制器与多个高速相机之间的同步信号的同步精度小于20纳秒，即相当于多个高速相机拍摄到的三维火焰燃烧发光体不同断层的图像为同一时间的图像，控制器产生的同步信号通过高速相机上的外触发接口控制高速相机的曝光时间、帧率和拍照时刻，且在实际应用中，该高速相机的曝光时间、帧率和拍照时刻根据实际需要进行设置，在此不做具体限定。

S103、使用预设算法对多个高速相机拍摄的图像进行处理，得到每个图像的二维断面的光亮度函数。

由于理想的线光源或者点光源是非常难以获得的，但是对于一个成像系统，其对直边的获取是非常敏感的，利用计算机所拍摄的直边图像，使用图像处理工具进行图像处理，获得图像各列像素的灰度值，使用最小二乘法进行曲线拟合，计算相邻像素点之间的差分，得到的离散点符合高斯分布的特点，使用高斯曲线拟合，即可得到点扩散函数(PSF)的分布。

图3为发明实施例提供的另一种高动态燃烧场的光学分层成像方法的流程示意图；如图3所示，可选地，该使用预设算法对多个高速相机拍摄的图像进行处理，得到每个图像的二维断面的光亮度函数的步骤之前还包括：

S201、使用高斯散焦模型通过刃边法对设置在预设位置的预设标定板的散焦程度大小进行标定。

使用高斯散焦模型，即对每个该高速相机拍摄的图像中的散焦程度大小进行标定，其中模型的中参数分别表示，其中x，y分别表示横纵坐标，σ反应图像的锐度，σ越大，清晰度越低，即使用高斯散焦模型通过刃边法对预设位置的预设标定板进行标定，该预设位置为设置该标定板的位置，该标定板设置在产生像对应物的位置，该预设标定板用于标定该图像在拍摄的时候进行散焦的程度。

S202、获取每个图像中像素点的灰度值，使用最小二乘法进行灰度值的曲线拟合，并计算相邻像素点之间的差分，得到多个图像中的离散点。

将每个图像按照像素进行行列划分，取得每个图像中的L×W区域内的像素作为待检测目标，其中L和W均为大于等于1正整数，使用算法其中，Px_j表示第j列的所有像素点灰度值的平均值，Px_ji表示第j列第i个像素点，L和W表示所取待检测区域图像的像素行数和列数。将第j列像素的所有像素点进行加权后取均值，得到该列像素的灰度值，之后将加权后的每列像素值使用最小二乘法进行曲线拟合，图4为发明实施例提供的另一种高动态燃烧场的光学分层成像方法的拟合曲线图；如图4所示的，该图是所述图像的边缘扩散函数，并且计算相邻像素点之间的差分，得到多个图像中的离散点，所得到的离散点分布特点符合高斯分布。

名词解释，灰度值指黑白图像中点的颜色深度，范围一般从0到255，白色为255，黑色为0，故黑白图片也称灰度图像，

S203、使用高斯曲线拟合法对离散点进行拟合，得到每个图像中点扩散函数。

将差分后的离散点，使用高斯曲线拟合法进行拟合，即得到符合当前光学系统的焦距的点扩散函数的高斯模型表达式，图5为发明实施例提供的另一种高动态燃烧场的光学分层成像方法的点扩散函数的图；如图5所示，该图表示了所述图像的点扩散函数，并且该函数表示所述图片的散焦程度大小，点扩散函数与物像卷积即得到所述高速相机拍摄到的图像。

为了方便说明，在此以该图像的数量为两个进行举例说明；

设定取两层图像进行光学层析成像重建，则根据获得的图像g(x,y,z)和点扩散函数h(x,y,z)可得到以下一个方程，其中f(x,y,z)表示待重建的面：

一个确定的光学成像系统可测得到点扩散函数，由于上式就只有两个未知数f(x₁,y₁,z₁)和f(x₂,y₂,z₂)，即该方程是封闭可解的。根据傅里叶光学理论，将上式变换为频域，其形式为：

由上式解出F(x₁,y₁,z₁)和F(x₂,y₂,z₂)再进行傅里叶反变换，可得到f(x₁,y₁,z₁)和f(x₂,y₂,z₂)，即两个图像得到的二维断面的光亮度函数分别为f(x₁,y₁,z₁)和f(x₂,y₂,z₂)，即将该f(x₁,y₁,z₁)和f(x₂,y₂,z₂)转化为图像。

由于拍摄照片时不能完美聚焦，拍摄到的图片是有一定散焦的，而这种散焦是符合高斯散焦理论模型的，而点扩散函数就是描述该图片散焦程度大小的。具体为：刃边法标定点扩散函数，是由于相机对直边比较敏感，通过拍摄标定板所获得的图像黑白直边(解释：在所拍摄的标定图像中，由于散焦，从黑色区域到白色区域不是完美分开的，而是在黑白中间有一个灰色过度区域，散焦程度越大，过度区域越宽)获取每个图像中像素点的灰度值，进行离散化分析，经过最小二乘法进行曲线拟合，再将其微分得到符合高斯模型分布的离散点，进行高斯曲线拟合即可获得该图像的点扩散函数。

图6为发明实施例提供的另一种高动态燃烧场的光学分层成像方法的流程示意图；如图6所示，具体的，使用预设算法对多个高速相机拍摄的图像进行处理，得到每个图像的二维断面的光亮度函数的步骤具体包括：

S301、将多个高速相机拍摄的图像转化为灰度图，对灰度图进行上采样，并按照灰度图对应的点扩散函数进行相同尺度的降采样。

将多个高速相机拍摄的图像全部转化为灰度图，使用上采样法对该灰度图进行上采样，并根据上述S203计算得到的点扩散函数在该灰度图上进行相同尺寸的降采样取样。具体的，在该多个图像的灰度图的表现形式均为m×n的矩阵，即该图像被灰度表示后，该图像均为m行n列的灰度图。

S302、使用二维傅里叶变换公式对灰度图进行傅里叶变换，得到灰度图的频谱表达形式，对频谱进行平移，将零频谱分量移动到频谱的中心。

使用如下的二维傅里叶变换公式，对灰度图进行处理，以下公式定义m×n矩阵X的离散傅里叶变换Y；

其中，ω_m和ω_n是复单位根，且ω_m＝e^-2πi/m,ω_n＝e^-2πi/n；

i是虚数单位。p和j是值范围从0到m–1的索引，q和k是值范围从0到n–1的索引，通过上述傅里叶变换得到灰度图对应的的频谱表达形式，通过对频谱进行平移，使得该频谱的零频谱分量移动到频谱的中心。

S303、根据点扩散函数、灰度图函数以及频域表达方程计算得到二维断面光亮度函数的频域表达函数。

使用频域表达方程，将点扩散函数、灰度图函数作为已知量带入到该频域表达方程中进行计算，得到的计算结构就是二维断面光亮度函数的频域表达函数。

S304、使用二维傅里叶变换公式对二维断面光亮度函数的频域表达函数进行傅里叶逆变换，得到二维断面光亮度函数。

使用以下公式，对定义m×n矩阵Y的离散逆傅里叶变换X；

其中，ωm和ωn是复单位根：

ω_m＝e^-2πi/m,ω_n＝e^-2πi/n

i是虚数单位。p和j是值范围从0到m–1的索引，q和k是值范围从0到n–1的索引，通过计算得到二维断面光亮度函数，即该二维断面光亮度函数就可以表现出该位置或者该方向的三维火焰燃烧发光体的像。

S104、将每个图像的二维断面的光亮度函数按照预设顺序进行叠加，得到三维火焰燃烧发光体的像。

将每个图像的二维断面的光亮度函数转化为图像，并按照光线传递的顺序和高速相机的摆放顺序将获取的每个图像对应的二维断面的亮度函数转化得到的图像进行顺序叠加，就可以得到三维火焰燃烧发光体的像。

图7为发明实施例提供的另一种高动态燃烧场的光学分层成像方法的流程示意图；如图7所示，可选地，该使用多个宽带消偏振棱镜将获取的三维火焰燃烧发光体发出的光信号进行分束的步骤之前还包括：

S401、将获取的三维火焰燃烧发光体。

S402、将三维火焰燃烧发光体设置在预设的光轴上。

点燃火焰，使得火焰的焰心稳定，将该火焰的中心位置设置在该光轴的轴心上，并且使得该火焰产生的一部分光线按照光轴的方向进行传递。

可选地，该将三维火焰燃烧发光体设置在预设的光轴上的步骤之后还包括：

使用光阑器件设置在光轴上，光阑器件滤除自然光和杂质光，用于将三维火焰燃烧发光体产生的光信号沿预设方向进行传播，其中，光阑器件设置固定视场角。

该光阑器件用于限制场视角的大小，将其他方向上的自然光和杂质光进行隔离，使得该三维火焰燃烧发光体产生的光线可以按照光轴的方向进行传播，该光阑的尺寸和该光阑的设置位置根据实际需要进行设置，只要该光阑可以滤除自然光和杂质光，并将三维火焰燃烧发光体产生的光信号沿预设方向进行传播即可。

图8为发明实施例提供的另一种高动态燃烧场的光学分层成像方法的流程示意图；如图8所示，可选地，该使用多个高速相机分别对分束后的光束进行拍摄的步骤具体包括：

S501、设置控制器，控制器为同步控制器，且每个控制器的同步信号精度设置为小于20纳秒。

S502、控制器分别控制多个高速相机同时间对分束的光束进行拍摄。

该控制器用于控制高速相机拍照，该控制器的数量根据实际需要进行设置，可以是一个控制器控制全部的高速相机，也可以是多个控制器控制多个高速相机，还可以为了保证拍摄的稳定性，多个控制器中的每个控制器均用于控制全部高速相机，多个控制器之间具有同步控制器，用于控制高速相机的拍摄时间小于20纳秒，若该控制器的数量为多个，则多个控制器之间也设置有同步控制器，进而控制多个高速相机的拍摄时间小于20纳秒。

图9为发明实施例提供的一种高动态燃烧场的光学分层成像系统的模块示意图；如图9所示，本申请提供一种高动态燃烧场的光学分层成像系统，系统用于实现上述任意一项的高动态燃烧场的光学分层成像方法，系统包括：分束模块61、拍摄模块62、处理模块63和叠加模块64；分束模块61使用多个宽带消偏振棱镜将获取的三维火焰燃烧发光体发出的光信号进行分束；拍摄模块62使用多个高速相机分别对分束后的光束进行拍摄；处理模块63使用预设算法对多个高速相机拍摄的图像进行处理，得到每个图像的二维断面的光亮度函数；叠加模块64将每个图像的二维断面的光亮度函数按照预设顺序进行叠加，得到三维火焰燃烧发光体的像。

图10为发明实施例提供的另一种高动态燃烧场的光学分层成像系统的模块示意图；如图10所示，可选地，该系统还包括标定模块65，使用高斯散焦模型通过刃边法对设置在预设位置的预设标定板的散焦程度大小进行标定；获取每个图像中像素点的灰度值，使用最小二乘法进行灰度值的曲线拟合，并计算相邻像素点之间的差分，得到多个图像中的离散点；使用高斯曲线拟合法对离散点进行拟合，得到每个图像中点扩散函数数。

可选地，该处理模块63具体用于：将多个高速相机拍摄的图像转化为灰度图，对灰度图进行上采样，并按照灰度图对应的点扩散函数进行相同尺度的降采样，其中，多个图像的表现形式均为m×n的矩阵；使用二维傅里叶变换公式对灰度图进行傅里叶变换，得到灰度图的频谱表达形式，对频谱进行平移，将零频谱分量移动到频谱的中心；根据点扩散函数、灰度图函数以及频域表达方程计算得到二维断面光亮度函数的频域表达函数；使用二维傅里叶变换公式对二维断面光亮度函数的频域表达函数进行傅里叶逆变换，得到二维断面光亮度函数。

图11为发明实施例提供的另一种高动态燃烧场的光学分层成像系统的模块示意图；如图11所示，可选地，该系统还包括获取模块66，获取模块用于将获取的三维火焰燃烧发光体；将三维火焰燃烧发光体设置在预设的光轴上。

可选地，该获取模块66还用于使用光阑器件设置在光轴上，光阑器件滤除自然光和杂质光，用于将三维火焰燃烧发光体产生的光信号沿预设方向进行传播，其中，光阑器件设置固定视场角。

可选地，该拍摄模块62具体用于设置多个控制器，每个控制器均为同步控制器，且每个控制器的同步信号精度设置为小于20纳秒；控制器控制多个高速相机同时间对分束的光束进行拍摄

本申请提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述高动态燃烧场的光学分层成像方法。

本申请提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括计算机程序，所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在电子设备执行上述高动态燃烧场的光学分层成像方法。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。