[發明專利]一種基于頻譜顯著性的傅里葉單像素成像方法

有效

• 申請號: 202110083189.5
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112923867B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 何睿清;張健;趙靜;魏峘;余輝龍;覃翠;涂平華
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G01N21/84
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 徐博

1.一種基于頻譜顯著性的傅里葉單像素成像方法，其特征在于：成像系統包括用于向成像目標投射傅里葉基底圖像的投影儀，以及用于采集成像目標反射圖像的桶探測儀；計算機生成多組基底圖像投射到目標上，桶探測器探測到成像目標反射的總光強，并將其傳輸到計算機中，由計算機重構目標圖像，具體步驟如下：

步驟1，計算機生成正弦條紋基底圖像，通過投影儀投射到成像目標上；

步驟2，計算機接收到桶探測儀采集到的反射圖像信息，對給定的低頻區域進行全采樣，獲取的譜強度圖記為S_L；具體為：對給定的低分辨率區域進行全采樣，建設重構圖像的大小為m*n，低頻部分的采樣率為k，k＜1，采樣數為k*m*n；以(m/2，n/2)為中心，統計距離該中心最近的k*m*n個點的位置，作為低頻采樣的區域，該區域標記為R_L；測量R_L中每個頻點的系數，將中心點記為P_M，獲取的譜強度圖記為S_L；

步驟3，獲得探測器獲取圖像的顯著低頻信息；具體為：對R_L所有頻點的系數大小進行排序，取前q個作為顯著系數，組成集合記為{P_{L_i}}，其中下標L表示低頻區域內的采樣點，i＝1…q；

步驟4，根據低頻信息，獲取所獲取圖像的高頻信息；具體為：P_{L_i}的點的坐標為(P_{x_L_t}，P_{y_L_i})，計算P_{L_i}對應的高頻點坐標(P_{x_H_i}，P_{y_H_i})的公式如下：

其中c為放大系數，大于1；放大后，P_{x_H_i}和P_{y_H_i}在圖像范圍之內；

步驟5，對高頻點進行篩選；將低頻集合和高頻點集合相比，去除位置相同的頻點，得到篩選后的點集合{P_{H_i_F}}；具體為：坐標放大后的點，記為{P_{H_i}}；將{P_{H_i}}與{P_{L_i}}作比較，刪除位置重復點，將篩選后的點的集合記為{P_{H_i_F}}，其中P_{H_i_F}表示經過篩選的第i個高頻點；

步驟6，生成概率圓；具體為：生成一個高斯型卷積核，大小為u×u，u為奇數；所述的卷積核從內向外呈現圓對稱和高斯分布；所述的卷積核用矩陣M_core表示，將矩陣M_core除以它的最大值，完成歸一化；卷積核的半寬度為u_hali，

步驟7，生成概率圖P；具體為：篩選后{P_{H_i_F}}共有A個元素，那么初始化A個大小為m*n的0元素矩陣；第i個矩陣記為M_i，P_{H_i_F}對應其相應的M_i，P_{H_i_F}的坐標為(P_{x_H_i_F}，P_{y_H_i_F})；則M_i中以(P_{x_H_i_F}，P_{y_H_i_F})為中心，以u_half為半寬度的區域替換為M_core，對所有M_i都進行替換操作，完成替換操作的M_i，記為M′_i；將M′_i相加，得到概率圖

步驟8，將概率圖P利用其最大值歸一化，將其上每個非零點上的值作為二項分布的概率，隨機生成0或1，得到采樣點圖；利用該采樣點圖獲取新的采樣點集合，對應的譜強度圖記為S_{HS_i_F}；

步驟9，圖像的最終譜記為S＝S_L+S_{HS_i_F}，將S進行逆傅里葉變換，得到重構圖像。

2.如權利要求1所述的一種基于頻譜顯著性的傅里葉單像素成像方法，其特征在于：所述的步驟8中將概率圖P利用其最大值歸一化，將概率圖上每個非零點上的值作為二項分布的概率，隨機生成0或1，得到采樣點圖，在采樣點圖里，標記為1的點的集合表示為{P_{HS_i}}，將{P_{HS_i}}與{P_{L_i}}比較，刪除重復的采樣點，余下的采樣點記為{P_{HS_i_F}}，測量{P_{HS_i_F}}對應譜強度，記為S_{HS_i_F}。