[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

本發明是一種基于頻譜顯著性的傅里葉單像素成像方法，該方法通過計算機生成一系列傅里葉基底圖像投射到目標上，桶探測器探測到目標反射的總光強，并將其傳輸到計算機中，由計算機重構目標圖像。該方法利用基于頻譜顯著性進行傅里葉系數的稀疏測量和圖像重構，依據頻譜的結構相似，僅在可能含有目標頻譜顯著信息的區域進行采樣，有效提高了成像效率。

技術領域

本發明涉及單像素成像技術領域，具體的說是一種基于頻譜顯著性的傅里葉單像素成像方法。

背景技術

傳統的單像素成像方法利用哈達瑪矩陣或隨機矩陣作為測量矩陣，其缺點是在高分辨率情況下，成像效率較低。基于傅里葉基底的單像素成像方法可以有效解決這一問題，但仍存在大量冗余頻點被采樣的情況，嚴重降低了成像效率。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種基于頻譜顯著性的傅里葉單像素成像方法，利用頻譜的結構相似，僅在可能含有目標頻譜顯著信息的區域進行采樣，有效提高了成像效率。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

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；

步驟3，獲得探測器獲取圖像的顯著低頻信息；

步驟4，根據低頻信息，獲取所獲取圖像的高頻信息；

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}}；

步驟6，生成概率圓；

步驟7，生成概率圖P；

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。

所述的步驟2中，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。

所述的步驟3中，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。

所述的步驟4中，P_{L_i}的點的坐標為(P_{x_L_i}，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：