[發明專利]一種自適應采樣的單像素成像方法

有效

• 申請號: 202010715801.1
• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN111968032B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 王東;徐燦文;翟愛平;趙文靜
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

1.一種自適應采樣的單像素成像方法，其特征在于：在具有能量集中和稀疏性的變換域，實時檢測成像時變換域上每條頻帶的離散程度以及離散程度變化的趨勢，根據變化趨勢確定是否停止采樣，具體包括以下步驟：

步驟1.配置成像系統的初始成像分辨率參數M×N、開始擬合的頻帶數j₀，以及停止擬合和采樣時在前Δj個擬合頻帶的擬合曲線斜率k變化波動的最大值k₀，從結構照明基模式范圍內任選其一作為對目標場景投影的結構照明基模式；

步驟2.在步驟1所選的結構照明基模式條件下，按系數矩陣D_M×N中的元素的順序，生成所選模式對應的照明基矩陣P，從變換域能量最高點開始，逐步投影和采集至變換域能量低的位置，對目標場景的投影照明基矩陣P進行編碼，利用單像素探測器進行同步采集攜帶物體信息的編碼信號；

步驟3.對步驟2中采集的信號按頻帶進行分組，計算每一組頻帶的平均信號強度a_j和信號偏離a_j的離散程度v_j；

步驟4.將采集的信號所組成的頻帶數j與開始擬合的頻帶數j₀進行比較，若頻帶數j≥j₀，對已采集的信號頻帶的離散程度v_j進行多項式擬合，形成擬合曲線，計算擬合曲線的斜率k；若頻帶數j＜j₀，則重復步驟3的操作；

步驟5.判斷是否滿足停止采樣條件：在Δj區間內，斜率k滿足k＝0或Δk≤k₀時，停止采樣，對已采樣的信號進行圖像重建，其中Δk為前Δj個擬合頻帶內，斜率k的變化波動值，即Δk＝k_max-k_min；否則重復步驟4的操作。

2.根據權利要求1所述的自適應采樣的單像素成像方法，其特征在于：所述步驟3中的按頻帶分組的方法如下：根據所選的結構照明基模式在對應的變換域的信號稀疏的分布特點，按照相同規則形狀在能量集中點周圍所組成的區域上的采集信號劃分為一條頻帶。

3.根據權利要求1所述的自適應采樣的單像素成像方法，其特征在于：所述結構照明基模式范圍包括Hadamard(哈達瑪)照明基，離散余弦照明基，Krawtchouk照明基以及傅里葉照明基。

4.根據權利要求1所述的自適應采樣的單像素成像方法，其特征在于：所述步驟4中，對離散程度進行多項式擬合的方法如下：對已采集信號的所有頻帶的離散程度v_j進行對數變換，并用多項式f(x)＝c₁xⁿ+c₂x^n-1+...+c_nx+c_n+1擬合，根據擬合結果確定多項式的全部系數，代入多項式確定擬合函數f(x)，對擬合函數f(x)求導獲得擬合函數f(x)的一階導多項式函數f＇(x)，計算每條已擬合頻帶的斜率k，并根據斜率k預測擬合曲線的變化。

5.根據權利要求1或2或3或4所述的自適應采樣的單像素成像方法，其特征在于：所述開始擬合的頻帶數j₀的范圍為0＜j₀≤j_max/2，j_max為最大擬合頻帶數。

6.根據權利要求1或2或3或4所述的自適應采樣的單像素成像方法，其特征在于：所述擬合曲線斜率k變化波動的最大值k₀的取值范圍為0＜k₀≤0.2。

7.根據權利要求1或2或3或4所述的自適應采樣的單像素成像方法，其特征在于：所述的Δj的取值范圍為5≤Δj≤20。