[發(fā)明專利]Hadamard編碼調(diào)制關(guān)聯(lián)成像的閾值處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810871207.4
• 申請日: 2018-08-02
• 公開（公告）號: CN109035282B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 安曉峰;李艷秋;馬海鈺;桑愛軍;周成;宋立軍
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林工程技術(shù)師范學(xué)院
• 主分類號: G06T7/136
• 分類號: G06T7/136;G06T5/40;G06T5/30;G06T5/00
• 代理公司: 西安知誠思邁知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61237
• 代理人: 麥春明

本發(fā)明公開了一種Hadamard編碼調(diào)制關(guān)聯(lián)成像的閾值處理方法，通過依據(jù)Hadamard矩陣調(diào)制關(guān)聯(lián)成像所得重構(gòu)圖像的灰度直方圖特征確定分割閾值，再利用確定的分割閾值對目標(biāo)圖像進(jìn)行閾值分割處理，再對閾值分割處理后圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)濾波，形態(tài)學(xué)濾波包括：首先對閾值分割處理后圖像進(jìn)行腐蝕操作，消除圖像中的點(diǎn)狀噪聲，然后再進(jìn)行膨脹操作，得到二值化的目標(biāo)圖像輪廓；最后利用該目標(biāo)圖像輪廓對閾值分割處理后圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理，去除目標(biāo)圖像外圍點(diǎn)狀噪聲，獲得清晰圖像。本發(fā)明的閾值處理方法可行性高，獲得接近8dB的光學(xué)圖像增強(qiáng)，對二值圖像和灰度圖像都有比較好的效果，有效促進(jìn)了關(guān)聯(lián)成像技術(shù)的實(shí)用化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種Hadamard編碼調(diào)制關(guān)聯(lián)成像的閾值處理方法。

背景技術(shù)

關(guān)聯(lián)成像又稱量子成像、鬼成像，是一種利用空間光場強(qiáng)度漲落關(guān)聯(lián)性實(shí)現(xiàn)圖像重構(gòu)的新技術(shù)。不同于傳統(tǒng)光學(xué)成像采用“點(diǎn)對點(diǎn)”記錄目標(biāo)物體信息的成像方式，關(guān)聯(lián)成像采用一個(gè)不具有空間分辨能力的單像素探測器(又稱桶探測器)記錄含有物體信息光場的總強(qiáng)度值，與照射物體的調(diào)制光場進(jìn)行關(guān)聯(lián)計(jì)算，重構(gòu)目標(biāo)物體的圖像信息。

經(jīng)典關(guān)聯(lián)成像采用雙光路方案，調(diào)制光場經(jīng)分束器分束后，一條光束經(jīng)物體被單像素探測器接收；另一條光束直接被面陣探測器接收，用于記錄光場分布信息。隨著關(guān)聯(lián)成像技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算關(guān)聯(lián)成像于2008年由美國麻省理工學(xué)院的Shapiro提出，主要是通過預(yù)置光場的分布信息，經(jīng)調(diào)制器件調(diào)制后直接照射到物體，并被單像素探測器探測，可以只通過一條光路實(shí)現(xiàn)圖像重構(gòu)。目前計(jì)算關(guān)聯(lián)成像研究熱點(diǎn)集中在成像質(zhì)量改善和成像效率上。

經(jīng)典計(jì)算關(guān)聯(lián)成像采用高斯隨機(jī)分布矩陣進(jìn)行光場調(diào)制，高斯矩陣的非正交性，會(huì)引入散斑相關(guān)性噪聲，降低重構(gòu)圖像的信噪比和成像效率，尋找更有效率的測量矩陣，減少測量時(shí)間、提高成像質(zhì)量，是計(jì)算關(guān)聯(lián)成像實(shí)用化研究的重要課題。2013年，加利福尼亞大學(xué)的Olivas研究了不同變換基(Noiselet、Hadamard、DCT)調(diào)制照射光場對單像素相機(jī)成像質(zhì)量的影響，指出Hadamard變換基是單像素成像滿足成像效率和成像質(zhì)量平衡的最佳調(diào)制光場方案。Hadamard矩陣具有的任意兩列不相關(guān)性質(zhì)，能有效避免各個(gè)像素點(diǎn)間的相關(guān)性噪聲，能夠?qū)崿F(xiàn)更好的重構(gòu)效率。有研究表明采用Hadamard矩陣作為測量矩陣，目標(biāo)圖像像素64pixel×64pixel，僅4000次測量即可達(dá)到采用高斯隨機(jī)分布矩陣作為測量矩陣35000次的測量效果。

但采用Hadamard矩陣調(diào)制關(guān)聯(lián)成像獲得的重構(gòu)圖像整體灰度值低、具有明顯的噪聲點(diǎn)狀集中現(xiàn)象(特別是左上角噪聲集中更加明顯)等限制因素。由于噪聲圖像亮度高，目標(biāo)圖像亮度相對較低，圖像信息被淹沒，無法觀察到清晰圖像。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種Hadamard編碼調(diào)制關(guān)聯(lián)成像的閾值處理方法，解決Hadamard變換基計(jì)算關(guān)聯(lián)成像，由于噪聲圖像亮度高，目標(biāo)圖像亮度相對較低，造成圖像信息被淹沒，無法得到清晰圖像的問題，以實(shí)現(xiàn)高效率的成像，促進(jìn)關(guān)聯(lián)成像技術(shù)的實(shí)用化。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，Hadamard編碼調(diào)制關(guān)聯(lián)成像的閾值處理方法，具體步驟如下：

步驟1、依據(jù)Hadamard矩陣調(diào)制關(guān)聯(lián)成像所得重構(gòu)圖像的灰度直方圖特征確定分割閾值；

步驟2、重構(gòu)圖像閾值分割處理：

用步驟1確定的分割閾值，對重構(gòu)圖像進(jìn)行分割，分割后圖像表達(dá)式如下所示：

其中，τ(x,y)為重構(gòu)圖像中坐標(biāo)為(x,y)的像素點(diǎn)的灰度值；τ_h為高灰度分割點(diǎn)閾值；τ_l為低灰度分割點(diǎn)閾值；G'(x,y)為閾值處理后圖像，G(x,y)為目標(biāo)圖像；重構(gòu)圖像中灰度值高于τ_h為點(diǎn)狀噪聲區(qū)域，灰度值低于τ_l為背景區(qū)域，灰度值屬于[τ_l,τ_h]為目標(biāo)圖像區(qū)域；