[發明專利]基于顯著視覺和DMD陣列分區控制的壓縮感知成像方法

有效

• 申請號: 201610670618.8
• 申請日: 2016-08-15
• 公開（公告）號: CN107248139B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 張益昕;張超;張旭蘋;董嘉赟;戚力;朱文娟
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;G06T5/00;G06T5/50;G06T7/11;G06K9/32;G06K9/46
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱楨榮

1.一種基于視覺顯著性和數字微鏡器件DMD陣列分區控制的自適應壓縮感知成像方法，其特征在于，通過DMD陣列分區控制方式實現了DMD的低分辨成像，利用顯著視覺檢測算法找到目標物體在DMD的位置；通過多次縮小DMD陣列分區大小的同時提高包含目標物體區域的成像分辨率，最終實現了僅對場景中目標物體的高分辨率壓縮感知成像；

具體包括以下步驟：

步驟一、選用已知分辨率的DMD，并搭建出壓縮感知成像系統；

步驟二、設置采樣率，生成初始條件下用于采樣的測量矩陣；

步驟三、根據DMD實際分辨率和步驟二中測量矩陣的大小，設置DMD陣列初始分區大小和調整步進；

步驟四、采用測量矩陣對場景進行多次采樣并獲得該測量矩陣對應的觀測值向量矩陣；

步驟五、將測量矩陣和步驟四中的觀測值向量矩陣作為重建算法的輸入變量，恢復得到包含目標物體的區域圖像；

步驟六、當步驟五中恢復得到的區域圖像中目標物體圖像分辨率達到所需分辨率或DMD陣列分區中僅包含一個微鏡，則執行步驟十三，否則跳轉至步驟七到步驟十二；

步驟七、采用顯著視覺檢測算法對步驟五中的區域圖像進行處理，得到初步的顯著圖，對初步的顯著圖作歸一化處理得到最終的顯著圖；

步驟八、對步驟七中最終的顯著圖進行自適應的二值化處理、形態學操作得到二值圖像，隨后對二值圖像作形態學的膨脹運算得到新的二值圖像；

步驟九、在步驟八新的二值圖像中，將包含目標物體的區域標記為1，背景區域標記為0，從標記為1的區域中找出最大區域，最大區域的面積為S，去掉面積均小于S/10的標記為1的區域；

步驟十、根據步驟九中包含目標物體的區域的位置及大小，計算得到目標物體在DMD陣列上的實際位置和大小；

步驟十一、根據步驟十中目標物體在DMD陣列上的實際位置和大小，并縮小DMD陣列分區的大小，根據目標物體在DMD陣列上實際位置和大小以及DMD陣列分區的大小生成新的測量矩陣；

步驟十二、執行步驟四到步驟六；

步驟十三、將步驟五得到的區域圖像中的目標物體等比例地融合到場景的初始背景中；

所述壓縮感知成像系統包括成像透鏡、DMD、聚焦透鏡、探測器、模數轉換模塊、處理模塊；其中，

成像透鏡，用于將場景入射光匯聚到DMD上；

DMD，用于通過DMD中測量矩陣的微鏡片產生反射光，將反射光照射到聚焦透鏡；

聚焦透鏡，用于將DMD上的反射光匯聚至探測器；

探測器，用于將匯聚后的反射光轉換成電信號輸出至模數轉換模塊；

模數轉換模塊，用于將電信號轉換成數字信號輸出至處理模塊進行處理。

2.根據權利要求1所述的一種基于視覺顯著性和數字微鏡器件DMD陣列分區控制的自適應壓縮感知成像方法，其特征在于，顯著視覺檢測算法的具體步驟如下：

步驟一、輸入圖像I分別做圖像平均和圖像模糊處理得到圖像I₁和I₂；

步驟二、計算圖像I₁和I₂之間的歐幾里得距離得到圖像I₃；

步驟三、將圖像I₃作歸一化處理，得到輸入圖像的顯著圖。

3.根據權利要求1所述的一種基于視覺顯著性和數字微鏡器件DMD陣列分區控制的自適應壓縮感知成像方法，其特征在于，所述的DMD陣列分區控制方法具體為：選取DMD陣列上的方形區域，該區域內的所有微鏡翻轉狀態一致。

4.根據權利要求1所述的一種基于視覺顯著性和數字微鏡器件DMD陣列分區控制的自適應壓縮感知成像方法，其特征在于，步驟七所述的顯著圖自適應二值化處理，具體方法如下：通過計算顯著圖中背景區域像素數量S₁，在顯著圖的灰度直方圖上從灰度級為0處開始統計像素個數，找到S₁所在的最小灰度級區間[L₁ L₂]，將灰度級L₁作為二值化閾值。

5.根據權利要求1所述的一種基于視覺顯著性和數字微鏡器件DMD陣列分區控制的自適應壓縮感知成像方法，其特征在于，步驟十三中的融合方法，具體為：采用雙線性內插值算法，在原始圖像四周的像素值的關系上填充目標圖像。