[發明專利]一種壓縮成像分類方法及系統

有效

• 申請號: 202110008976.3
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN112616050B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 程雪岷;焦文斌;林家用;高子琪;王安琪
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳國際研究生院
• 主分類號: H04N19/12
• 分類號: H04N19/12;H04N19/132;H04N19/48;H04N19/87;G06V10/764
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 江耀純

1.一種壓縮成像分類方法，其特征在于，包括：

S1.根據目標場景圖像的大小M*N建立多個正交矩陣，所述正交矩陣為二維離散余弦變換的由低到高階次的變換基底；

S2.將所述多個正交矩陣二值化生成多個測量矩陣；

S3.利用所述多個測量矩陣中的前n個測量矩陣對所述目標場景圖像進行壓縮采樣，壓縮率為f；同時提取場景圖像頻率信息，獲得所述n個測量矩陣對應的權重，所述權重為調制目標場景的像所對應的光強值；

S4.根據所述前n個測量矩陣所對應的正交矩陣和權重對所述目標場景進行重構和識別，輸出所述目標場景的重構圖像和類別；

其中，所述數量n和壓縮率f滿足如下公式：n＝f*M*N。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S2中測量矩陣的計算公式如下：

其中，Φ(u,v)為測量矩陣；(u,v)為頻率域坐標，且u＝0,1,…,M；v＝0,1,…,N；M、N分別為目標場景圖像的高度和寬度；F表示二值化函數；c(u)、c(v)為計算補償系數，對于c(u)，其他情況對于c(v)，其他情況且一般M＝N；(x,y)為空間坐標，且有x＝0,1,…,M；y＝0,1,…,N。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S4中重構圖像的計算公式如下：

其中，I′為重構圖像；Φ_i是第i個正交矩陣，也就是第i個DCT基底；w_i是正交矩陣Φ_i的權重，n為正交矩陣的總個數。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述權重的計算公式如下：

w_i＝＜I,Φ_i＞

其中，I代表目標場景圖像；Φ_i是第i個正交矩陣，也就是第i個DCT基底；w_i是矩陣Φ_i的權重；運算代表矩陣內積運算，即對兩矩陣點乘后的所有元素求和，通過計算目標場景圖像I與正交矩陣Φ_i的內積獲得正交矩陣Φ_i的權重w_i。

5.一種壓縮成像分類系統，其特征在于，包括：成像單元、測量矩陣加載單元、探測器、存儲器和處理器；所述成像單元用于對目標場景進行成像；所述測量矩陣加載單元設置在所述成像單元的像面，用于加載測量矩陣并對所述目標場景進行光強度調制；所述探測器用于測量所述測量矩陣加載單元對所述目標場景進行光強度調制的光強值；所述存儲器上存儲有一計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時可實現如下步驟：

S1.根據目標場景圖像的大小M*N建立多個正交矩陣，所述正交矩陣為二維離散余弦變換的由低到高階次的變換基底；

S2.將所述多個正交矩陣二值化生成多個測量矩陣；

S3.利用所述多個測量矩陣中的前n個測量矩陣對所述目標場景圖像進行壓縮采樣，壓縮率為f；同時提取場景圖像頻率信息，獲得所述n個測量矩陣對應的權重，所述權重為調制目標場景的像所對應的光強值；

S4.根據所述前n個測量矩陣所對應的正交矩陣和權重對所述目標場景進行重構和識別，輸出所述目標場景的重構圖像和類別；

其中，所述數量n和壓縮率f滿足如下公式：n＝f*M*N。

6.如權利要求5所述的系統，其特征在于，所述測量矩陣加載單元為頻率為20kHz的數字微鏡器件。

7.如權利要求5所述的系統，其特征在于，所述步驟S2中測量矩陣的計算公式如下：

其中，Φ(u,v)為測量矩陣；(u,v)為頻率域坐標，且u＝0,1,…,M；v＝0,1,…,N；M、N分別為目標場景圖像的高度和寬度；F表示二值化函數；c(u)、c(v)為計算補償系數，對于c(u)，其他情況對于c(v)，其他情況且一般M＝N；(x,y)為空間坐標，且有x＝0,1,…,M；y＝0,1,…,N。