一种并行压缩感知成像系统的感兴趣目标提取方法技术方案

本发明专利技术公开了一种并行压缩感知成像系统的感兴趣目标提取方法，包括步骤：对目标场景进行概略观测；根据概略观测结果选取感兴趣目标区域；对所述感兴趣目标区域进行细致观测。本发明专利技术公开的一种并行压缩感知成像系统的感兴趣目标提取方法通过首先对视场内目标场景进行概略成像，然后根据选取的感兴趣区域位置及大小，完成对感兴趣区域的高分辨率成像，降低了系统的硬件需求和数据存储和传输的压力。

An interesting target extraction method for parallel compressed sensing imaging system

The invention discloses a method for extracting the object of interest in a parallel compressed sensing imaging system, which comprises the following steps: making a general observation of the object scene; selecting the region of interest according to the general observation results; and observing the region of interest in detail. The invention discloses a method for extracting objects of interest in a parallel compressed sensing imaging system, which first makes a general image of the target scene in the field of view, and then completes high-resolution imaging of the region of interest according to the selected location and size of the region of interest, thereby reducing the hardware requirements of the system and data storage and transmission. Pressure.

【技术实现步骤摘要】
一种并行压缩感知成像系统的感兴趣目标提取方法
本专利技术涉及航天光学遥感计算成像
，特别涉及一种并行压缩感知成像系统的感兴趣目标提取方法。
技术介绍
随着环境监测、军事侦察等应用领域的发展，对空间光学遥感器的成像幅宽、空间分辨率等指标要求越来越高，而成像幅宽和分辨率指标相互矛盾，难以同时提高。目前卫星载荷上通常采用低分辨率、中分辨率和高分辨率相机组合的方式来同时实现宽画幅成像和高分辨率成像。通过低分辨率相机观测地形全貌，提取出感兴趣区域后通过高分辨率相机进行高分成像。这种方式增加了系统的复杂性，体积、质量、功耗、成本等都会增加，目前亟需一种光学成像系统同时实现上述功能。由Donoho和Candes等人提出的压缩感知理论为成像模式带来了新的解决方案，突破了传统成像过程目标景物与探测器的一一对应关系，使信息采样过程不再受到Nyquist采样定理的限制。基于压缩感知理论，国内外许多学者提出了多种编码形式的压缩感知成像系统，其中以Rice大学的DuarteMF提出的单像素相机最为典型。该系统采用DMD阵列作为编码器件，以点探测器作为图像信息采集设备，降低了系统的复杂度及成本。但在大规模成像场合，其编码感知时间较长，且大规模图像对算法恢复也带来了较大的时间成本。基于上述考虑，欧阳瑶提出了一种并行压缩感知成像系统，以面阵探测器替代点探测器，通过对图像的分块并行处理减少了编码次数，同时降低了恢复算法的耗时。在并行压缩感知成像系统中，有两个重要的参数与系统性能密切相关，分别为分块数M和观测压缩比D。分块数M越大，编码观测次数越少，算法恢复时间也得到缩减，系统实时性提高。但M越大，则对应所需系统的探测器像元规模越大，同时由于分块数的增多，破坏图像的稀疏特性，使相同观测压缩比D时图像恢复质量下降。观测压缩比D与系统采集的数据总量成正比，观测压缩比D越大，则采集图像信息越多，对图像恢复有利，因此恢复图像质量越高。另一方面，D越大，系统的总数据量越大，加重了系统的数据存储及传输的负担。因此将该系统应用于空间遥感成像时，若要实现高分辨率的成像，则需要的编码观测时间和图像算法恢复时间的代价都较高。若要实现宽画幅成像，则由于分块并行处理会导致成像质量下降。因此需要提供一个优化成像控制策略。实际遥感系统对地外行星或卫星观测时，画幅内的大部分图像是无用的，通常只关心存在明显特征的感兴趣目标区域。因此应用该系统完成对大范围场景的扫描，提取感兴趣的目标区域，进而对感兴趣目标区域高分辨率成像具有重要应用价值。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术存在的缺陷，本专利技术采用以下技术方案：一方面，本专利技术实施例提供了一种并行压缩感知成像系统的感兴趣目标提取方法，包括步骤：对目标场景进行概略观测；根据概略观测结果选取感兴趣目标区域；对所述感兴趣目标区域进行细致观测。在一些实施例中，所述并行压缩感知成像系统的感兴趣目标提取方法还包括：在步骤：对目标场景进行概略观测后，对概略观测后的数据进行采集并将该数据下传到地面站，由地面站完成图像的算法恢复及显示。在一些实施例中，所述并行压缩感知成像系统的感兴趣目标提取方法还包括：在步骤对所述感兴趣目标区域进行细致观测后，对细致观测后的数据进行采集并将该数据下传到地面站，由地面站完成图像的数据整合及显示。在一些实施例中，所述步骤：根据概略观测结果选取感兴趣目标区域，具体为：根据概略观测结果选择感兴趣的图像区域，并将所述图像区域的位置及尺寸信息反馈给并行压缩感知成像系统；所述并行压缩感知成像系统接收到所述图像区域的位置及尺寸信息后，重新调整并行压缩感知系统成像参数。在一些实施例中，所述概略观测包括步骤：选取与待成像目标特性相近的图像，作为目标场景先验模型建立的对象；以所述图像为分析对象，选取并行分块数；在所选并行分块数的条件下，计算不同观测压缩比时恢复图像的峰值信噪比；设定恢复图像的阈值，选择高于该阈值的最小观测压缩比；将上述选取的分块数和观测压缩比作为所述并行压缩感知成像系统概略观测阶段的成像参数。在一些实施例中，所述选取并行分块数与所述并行压缩感知成像系统的探测器的像元规模相同。在一些实施例中，所述探测器为面阵探测器。在一些实施例中，所述对感兴趣目标区域进行细致观测包括：根据选取的感兴趣目标区域的位置和尺寸，选择能够全覆盖所述感兴趣目标区域的的最小数字微镜阵列区域和探测器区域；驱动数字微镜阵列对所述感兴趣目标区域进行观测；采集所述并行压缩感知成像系统的探测器中所述感兴趣目标区域的观测数据。在一些实施例中，所述驱动数字微镜阵列对所述感兴趣目标区域进行观测具体为：所述驱动数字微镜阵列对所述感兴趣目标区域进行并行非压缩编码观测。在一些实施例中，在驱动数字微镜阵列对所述感兴趣目标区域进行观测时，在每个分块内一次观测采集一个场景像素点的数据。本专利技术的技术效果：本专利技术公开的并行压缩感知成像系统的感兴趣目标提取方法在并行压缩感知成像系统的架构下，通过首先对视场内目标场景进行概略成像，然后根据选取的感兴趣区域位置及大小，完成对感兴趣区域的高分辨率成像。通过单台设备同时实现了宽画幅成像和高分辨率成像功能，同时降低了系统的硬件需求和数据存储和传输的压力。附图说明图1是根据本专利技术一个实施例的并行压缩感知成像系统的结构示意图；图2是根据本专利技术一个实施例的并行压缩感知成像系统的感兴趣目标提取方法流程图；图3是根据本专利技术另一个实施例的并行压缩感知成像系统的感兴趣目标提取方法流程图；图4是根据本专利技术一个实施例的并行压缩感知成像系统的感兴趣目标提取方法中恢复图像的值信噪比随观测压缩比的变化曲线图；图5是根据本专利技术一个实施例的并行压缩感知成像系统的感兴趣目标提取方法中概略观测阶段获取的概略图像；图6是根据本专利技术一个实施例的并行压缩感知成像系统的感兴趣目标提取方法中精细观测获取的感兴趣区域的高分图像。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，而不构成对本专利技术的限制。参考图1所示，示意出了根据本专利技术一个实施例的并行压缩感知成像系统100。本专利技术实施例提供的并行压缩感知成像系统100包括：前端镜组2，数字微镜阵列(DMD)3，匹配镜组4，以及面阵探测器5；所述前端镜组2，用于实现目标场景1和所述数字微镜阵列3的匹配，所述前端镜组2设置在所述目标场景1和所述数字微镜阵列3之间，所述目标场景1可经所述前端镜组2入射到数字微镜阵列3上；所述数字微镜阵列(DMD)3，可将所述目标场景1的光线反射至匹配镜组4；所述匹配镜组4，用于实现数字微镜阵列(DMD)3与所述面阵探测器5的匹配，所述匹配镜组4将由所述数字微镜阵列(DMD)3反射的所述目标场景1的光线输出至所述面阵探测器5；在一些实施例中，所述匹配镜组4，将由所述数字微镜阵列3反射的所述目标场景1的光线输出至所述面阵探测器5的焦面。如图2所示，本专利技术实施例提供了一种并行压缩感知成像系统的感兴趣目标提取方法，包括步骤：S1，对目标场景进行概略观测；S2，根据概略观测结果选取感兴趣目标区域；S3，对所述感兴趣目标区域进行细致观测。在一些实施例中，所述并行压缩感知成像系统的感兴趣目标提取本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种并行压缩感知成像系统的感兴趣目标提取方法，其特征在于，所述并行压缩感知成像系统的感兴趣目标提取方法包括步骤：对目标场景进行概略观测；根据概略观测结果选取感兴趣目标区域；对所述感兴趣目标区域进行细致观测。

【技术特征摘要】
1.一种并行压缩感知成像系统的感兴趣目标提取方法，其特征在于，所述并行压缩感知成像系统的感兴趣目标提取方法包括步骤：对目标场景进行概略观测；根据概略观测结果选取感兴趣目标区域；对所述感兴趣目标区域进行细致观测。2.根据权利要求1所述的并行压缩感知成像系统的感兴趣目标提取方法，其特征在于，所述并行压缩感知成像系统的感兴趣目标提取方法还包括：在对目标场景进行概略观测后，对概略观测后的数据进行采集并将该数据下传到地面站，由地面站完成图像的算法恢复及显示。3.根据权利要求1所述的并行压缩感知成像系统的感兴趣目标提取方法，其特征在于，所述并行压缩感知成像系统的感兴趣目标提取方法还包括：在对所述感兴趣目标区域进行细致观测后，对细致观测后的数据进行采集并将该数据下传到地面站，由地面站完成图像的数据整合及显示。4.根据权利要求1所述的并行压缩感知成像系统的感兴趣目标提取方法，其特征在于，根据概略观测结果选取感兴趣目标区域，具体为：根据概略观测结果选择感兴趣的图像区域，并将所述图像区域的位置及尺寸信息反馈给并行压缩感知成像系统；所述并行压缩感知成像系统接收到所述图像区域的位置及尺寸信息后，重新调整并行压缩感知系统成像参数。5.根据权利要求1所述的并行压缩感知成像系统的感兴趣目标提取方法，其特征在于，所述概略观测包括步骤：选取与待成像目标特性相近的图像，作为目标场景先验模型建立的对象；以所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李云辉，王稚，王晓东，刘文光，周大立，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22