[發明專利]基于壓縮感知成像系統的探測器非線性飽和矯正還原方法

有效

• 申請號: 201210396348.8
• 申請日: 2012-10-17
• 公開（公告）號: CN102865889A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 何偉基;莊佳衍;陳錢;顧國華;張聞文;錢惟賢;隋修寶;于雪蓮;路東明
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01D18/00
• 分類號: G01D18/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 唐代盛

技術領域

本發明屬于成像技術領域，特別是一種基于壓縮感知成像系統的探測器非線性飽和矯正還原方法。

背景技術

自從壓縮感知的理論被提出來后，壓縮感知技術與成像系統的結合越來越多，技術也日趨成熟，從Rice大學Marco?F.Duarte等人所發明的單像素相機，到基于壓縮感知的三維成像系統，不斷的有各種不同類型，不同用途的基于壓縮感知的成像系統出現，而這些系統都充分體現了壓縮感知技術所帶來的益處，如成像速度更加快，省去了復雜的機械掃描結構等。但是在使用壓縮感知對系統的原始信號進行還原時，首先需要系統獲得一組經過高斯矩陣調制過的測量值，而測量值的準確與否直接影響了系統的最終信號還原效果。所以測量值的精確測量是在基于壓縮感知的成像系統中非常關鍵的一個步驟。

當系統探測器對測量值進行探測時，由于探測器本身的探測響應的非線性，會導致所探測到的測量值產生非線性飽和現象，影響獲得的測量值的準確性，從而影響成像系統的還原效果，而且只要在探測器測量中存在非線性的問題，如果不加處理，就會對還原效果產生非常明顯的影響，大大降低成像系統的還原效率，減低圖像質量。

傳統的基于壓縮感知成像系統的還原方法中，只是簡單的對所得到的測量值進行還原，并沒有說明該類問題的解決方法，如果探測器出現上述的非線性飽和情況，則成像質量就會受到影響。所以在測量值直接輸入還原方法模塊之前，需要根據探測情況進行預處理，如此在探測器測量值受到非線性影響的情況下，能保證圖像的還原質量，提高系統的魯棒性。

發明內容

本發明的目的在于針對基于壓縮感知的成像系統中探測器非線性飽和效應影響系統還原效率的問題，提供一種減小探測器非線性響應對壓縮感知成像系統還原效果影響的矯正方法，通過該方法能夠大大降低非線性飽和效應對系統的還原效率的影響，提高成像質量。

實現本發明的技術解決方案為：一種基于壓縮感知成像系統的探測器非線性飽和矯正還原方法，在探測器測量值受到非線性飽和效應的影響下，通過判斷測量值受非線性影響的程度，選擇飽和排斥矯正或飽和反饋矯正,其中飽和排斥矯正是排除掉受非線性影響的測量點，飽和反饋矯正則是根據已給出的探測器響應曲線,對測量值做反饋處理，修正所測得的測量值，將處理結束后的測量值輸入計算機進行還原得到還原圖像。

本發明與現有技術相比，其顯著的優點為：（1）通過非線性矯正，大大減小了探測器非線性效應對基于壓縮感知的單光子成像系統的影響，提高了系統的還原效率。（2）非線性矯正從軟件方法切入，沒有復雜的機械結構，減小了系統的復雜程度。（3）提高了圖像的還原速度。

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。

附圖說明

圖1是本發明基于壓縮感知成像系統裝置示意圖。

圖2是本發明基于壓縮感知理論的光子計數成像過程中探測器非線性響應飽和反饋矯正方法的原理框圖。

圖3是本發明基于壓縮感知理論的光子計數成像過程中探測器非線性響應飽和排斥矯正方法的原理框圖。

圖4是系統仿真前原始圖片。

圖5是采樣率為30%，不受探測器非線性影響時，所得到的還原圖片。

圖6是采樣率為30%，受不同非線性程度影響時，所得到的還原圖片。

圖7是采樣率為30%，在未使用飽和矯正方法（左）和使用了飽和矯正方法（右）后，所得到的還原圖片。

圖8是采樣率為30%，所測得的測量值中非線性飽和率分別為5%（圖a），15%(圖b)，40%（圖c），80%時(圖d)的還原效果圖，圖a（左）圖b（左）圖c（左）圖d（左）為未使用矯正方法的還原效果，圖a（右）圖b（右）圖c（右）圖d（右）為使用了飽和排斥矯正方法后的還原效果。

圖9不同非線性飽和程度下，使用飽和排斥方法（實線）和不使用飽和排斥方法（虛線）的還原效率對比圖（還原效率越高則說明圖像越接近原始圖像）。

具體實施方式