[發明專利]一種多尺度編碼和多重約束的超時間分辨率壓縮感知重建方法

有效

• 申請號: 201810767498.2
• 申請日: 2018-07-13
• 公開（公告）號: CN109255822B
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 張廷華;孫華燕;樊桂花;李迎春;趙延仲;郭惠超;張來線;楊彪;曾海瑞
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍戰略支援部隊航天工程大學
• 主分類號: G06T9/00
• 分類號: G06T9/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 李微微;仇蕾安

1.一種超時間分辨率壓縮感知重建方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，對低分辨率編碼矩陣進行上采樣，得到高分辨率矩陣；將該高分辨率矩陣與同等尺度隨機矩陣相乘，得到多尺度編碼矩陣；CACTI成像系統基于該多尺度編碼矩陣獲得運動場景的編碼混疊圖像；

步驟2，利用步驟1中的低分辨率矩陣對編碼混疊圖像基于TV正則的視頻壓縮感知進行圖像重構，得到重構圖像序列：

步驟3，將步驟2得到的重構圖像進行上采樣，得到重構圖像序列的初始估計，基于該重構圖像序列的初始估計求取幀間運動矢量；

步驟4、利用幀間運動矢量，對混疊圖像進行基于多重約束的視頻壓縮感知重構，其中，采用ADMM算法重構圖像，即求解以下公式的約束問題，得到待求解的重構圖像x：

其中，y為混疊圖像，Φ為多尺度編碼矩陣，W為幀間運動矢量，x為待估計原始圖像序列，x為待估計單幀圖像，x^(t)表示圖像序列的第t次迭代估計結果；ω為變換域對應的系數，表示l_2,1范數的加權群，定義為N為單次觀測混疊圖像可重構圖像序列包含圖像的幀數，k表示此序列中的第k幀；θ表示交替乘子算法中的分裂變量，此處表示幀間隨x迭代更新后獲取的幀間運動矢量；θ₁表示當前待估計圖像與后一幀圖像間的運動矢量θ_k表示第k幀與k+1幀之間的運動矢量；分別表示垂直和水平方向的梯度，η₁,η₂分別為多重約束中變換域和||TV(x)||的權重系數。

2.如權利要求1所述的一種超時間分辨率壓縮感知重建方法，其特征在于，其中，低分辨率矩陣采用局部哈達瑪矩陣或塊循環矩陣。

3.如權利要求1或2所述的一種超時間分辨率壓縮感知重建方法，其特征在于，隨機矩陣可選取高斯隨機矩陣或伯努利矩陣。

4.如權利要求1或2所述的一種超時間分辨率壓縮感知重建方法，其特征在于，低分辨率矩陣與高分辨率矩陣之間為整數倍關系，高分辨率矩陣的尺度為低分辨率矩陣的4-32倍。

5.如權利要求1所述的一種超時間分辨率壓縮感知重建方法，其特征在于，所述步驟3中獲得幀間運動矢量方法為：

由初始估計的重構圖像序列逐點計算其SIFT值，得到SIFT密度圖像f_i，幀間運動矢量w表示為：

其中，f_i和f_i+1表示相鄰幀的SIFT密度圖像；w(p)表示p點處的運動矢量；t′為截斷閾值，用于加速運算；s_u,s_v分別表示SIFT流，在哈爾小波基下的小波系數；λ₁、λ₂表示加權系數；u(p)和v(p)分別表示運動矢量w(p)的垂直和水平分量；α,d分別表示截斷函數加權系數和閾值。

6.如權利要求1或5所述的一種超時間分辨率壓縮感知重建方法，其特征在于，所述多重約束權重系數采用如下公式獲得：

其中，u,v分別為當前像素點的垂直和水平運動分量，T為運動矢量的閾值；η₁,η₂分別為多重約束中變換域和||TV(x)||的權重系數，γ為歸一化算子，使

7.如權利要求1所述的一種超時間分辨率壓縮感知重建方法，其特征在于，采用交替投影算法對步驟4中的所述約束問題求解。