[發明專利]一種并行壓縮感知成像系統的控制方法

有效

• 申請號: 201810300907.8
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108564542B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 李云輝;王曉東;王稚;黃敬濤;周鵬驥
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T9/00
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 趙勍毅

本發明公開了一種并行壓縮感知成像系統的控制方法，包括步驟：根據成像目標場景的先驗模型，建立不同軌道像移參數下的像移數學模型；選取不同參數及工作模式進行組合計算，得到恢復圖像的峰值信噪比；將獲取最高峰值信噪比時所對應的不同分塊數、不同觀測壓縮比和工作模式作為該像移數據下的系統設置；分別計算不同像移數據下的系統參數設置，建立并行壓縮感知成像系統最優成像質量參數庫。本發明公開的并行壓縮感知成像系統的控制方法可以實現最優的成像質量。

技術領域

本發明涉及航天光學遙感計算成像技術領域，特別涉及一種并行壓縮感知成像系統的控制方法。

背景技術

Donoho與Candes等人在2006年提出了壓縮感知理論，該理論指出：如果一個信號在某個變換域是稀疏的，那么通過非相關測量矩陣將該信號投影到低維空間上，并通過求解一個最優化問題即可根據低維投影值高概率的恢復出原始信號。壓縮感知理論給成像方式上帶來了新的變革，突破了Nyquist-Shannon采樣定理的限制，將圖像采樣與壓縮合并為一個過程，將低分辨率采樣下的高分辨率圖像重建成為可能，因此成為近年來研究的熱點問題。

高分辨率的圖像獲取技術在軍事偵察、環境監測、國土安全等領域一直有迫切的需求。傳統成像采用場景與探測器像元一一對應的方式，圖像分辨率取決于探測器像元的規模，為獲取高分辨率的圖像，需要增加探測器的像元數。而受制造工藝的限制，超大規模的探測器像元規模難以實現，因此目前通常采用多圖像探測器機械或光學拼接的方式，大大增加了系統復雜度。同時高分辨率的圖像對應著海量的數據，因此也加重了圖像數據存儲和傳輸的負擔。

基于壓縮感知理論，國內外學者提出了多種計算成像系統，包括單像素相機、壓縮編碼孔徑成像、基于CMOS探測器的壓縮成像等。其中美國Rice大學的Duarte M F等人提出的一種單像素相機是該理論的典型應用，該相機利用數字微鏡陣列對場景進行編碼，采用單像素的點探測器替代圖像傳感器作為圖像信息采集器件，降低了系統的復雜度和成本，使圖像分辨率不再受制于探測器的像元規模。但在對大規模場景進行成像時，編碼觀測次數增多，觀測時間急劇增加，導致系統只能應用于靜止或凝視成像場合。

發明內容

本發明旨在克服現有技術存在的缺陷，本發明采用以下技術方案：

本發明實施例提供了一種互補型壓縮感知成像系統的控制方法。

所述并行壓縮感知成像系統的控制方法，包括步驟：

根據成像目標場景的先驗模型，建立不同軌道像移參數下的像移數學模型；選取不同參數及工作模式進行組合計算，得到恢復圖像的峰值信噪比；

將獲取最高峰值信噪比時所對應的不同分塊數、不同觀測壓縮比和工作模式作為該像移數據下的系統設置；

分別計算不同像移數據下的系統參數設置，建立并行壓縮感知成像系統最優成像質量參數庫。

在一些實施例中，所述選取不同參數及工作模式進行組合計算，得到恢復圖像的峰值信噪比中，所述參數包括：分塊數和觀測壓縮比。

在一些實施例中，所述選取不同參數及工作模式進行組合計算，得到恢復圖像的峰值信噪比中，所述工作模式包括：第一工作模式和第二工作模式。

在一些實施例中，當選取第一工作模式時：所述并行壓縮感知成像系統驅動數字微鏡陣列完成目標場景的編碼，并控制第一探測器和第二探測器同時曝光；

在曝光完成后，所述并行壓縮感知成像系統將所述第一探測器和所述第二探測器采集圖像的對應數據進行作差，得到一組觀測數據并完成對應次數的編碼觀測；

最后完成原始圖像的恢復。

在一些實施例中，當選取第二工作模式時：

所述并行壓縮感知成像系統驅動數字微鏡陣列完成目標場景的編碼，并控制第一探測器曝光；