基于稀疏约束的强度关联成像高速三维重构系统及方法技术方案
【技术实现步骤摘要】
基于稀疏约束的强度关联成像高速三维重构系统及方法
本专利技术涉及三维信息处理领域，特别是一种基于稀疏约束的强度关联成像高速三维重构系统及方法，它可应用于可见光及X光强度关联成像领域。
技术介绍
强度关联成像不同于常规成像，探测器拍摄到的并非物体图像本身，而是记录热光场的涨落信息，再通过后续信息处理来获取目标物体图像。因此，在强度关联成像应用中，一个重要的问题是重构目标物体图像。采用关联算法能快速得到重构图像，但重构图像信噪比低，只适合于噪声影响较低的实验室成像。根据压缩感知(CompressiveSensing)理论，当长度为N的信号X为稀疏且测量矩阵A满足特定条件时，可以通过CS算法由远少于N的M次测量数据恢复出信号。对于噪声影响较大的远距离三维成像实用系统，可以利用CS方法实现强度关联图像重构。CS重构图像信噪比高，但数据计算量大，所需重构时间较长。对于二维强度关联成像，只需重构单帧图像，重构算法所需时间尚可接受。但对于三维成像，是对二维切片图像分别进行单帧重构，再由二维切片组合得到物体的三维信息，重构时间由图像序列的帧数决定，要实现高分辨率的三维成像，需要对...
【技术保护点】
一种基于稀疏约束的强度关联成像高速三维重构系统，其特征在于系统构成包括数据采集单元、信号处理机、高速存储器、GPU并行计算控制器、GPU计算卡组、三维处理机、三维成像显示器；所述的数据采集单元由CCD和光电倍增管PMT构成，所述的GPU计算卡组由多块GPU计算卡并联构成；所述的信号处理机、GPU并行计算控制器、三维处理机与高速存储器之间采用高速光缆连接，所述的GPU计算卡组与GPU并行计算控制器通过PCI‑E总线连接，所述的三维成像显示器与三维处理机相连接；所述的数据采集单元将采集到的数据输入信号处理机，信号处理机对采集数据进行噪声过滤处理后，将有效数据传递到高速存储器进行...
【技术特征摘要】
1.利用基于稀疏约束的强度关联成像高速三维重构系统进行高速三维重构的方法，该系统构成包括数据采集单元、信号处理机、高速存储器、GPU并行计算控制器、GPU计算卡组、三维处理机、三维成像显示器；所述的数据采集单元由CCD和光电倍增管PMT构成，所述的GPU计算卡组由多块GPU计算卡并联构成；所述的信号处理机、GPU并行计算控制器、三维处理机与高速存储器之间采用高速光缆连接，所述的GPU计算卡组与GPU并行计算控制器通过PCI-E总线连接，所述的三维成像显示器与三维处理机相连接；所述的数据采集单元将采集到的数据输入信号处理机，信号处理机对采集数据进行噪声过滤处理后，将有效数据传递到高速存储器进行存储；所述的GPU并行计算控制器从高速存储器读取有效数据进行并行计算预处理后，传递到GPU计算卡组的多个GPU计算卡，GPU计算卡组完成并行计算后将计算结果返回到GPU并行计算控制器，GPU并行计算控制器进行并行计算后处理之后将结果数据发送到高速存储器进行存储；所述的三维处理机从高速存储器读取结果数据后进行三维降噪合成，并通过三维成像显示器完成结果显示；其特征在于，该方法包括以下步骤：<1>获取强度关联成像三维重构数据矩阵：强度关联成像中，进行m次测量，CCD采集到的数据为二维参考图像构成的参考序列{Ir1,…,Iri,…Irm}，光电倍增管PMT采集到的数据为一维信号数据构成的信号序列{It1,…,Iti,…Itm}，其中i＝1,2,3,…,m；对于参考序列{Ir1,…,Iri,…Irm}，每帧二维参考图像Iri的像素数为n，用矩阵A来表示参考序列，一帧二维参考图像构成A的一行，则矩阵A为m行n列；对于信号序列{It1,…,Iti,…Itm}，每帧一维信号数据Iti包含k个元素，用矩阵Y来表示信号序列，一帧一维信号数据构成矩阵Y的一行，则矩阵Y为m行k列矩阵；将参考数据矩阵A和信号数据矩阵Y输入信号处理机；<2>进行噪声过滤处理：求信号数据矩阵Y每一列的平均值，得到1行k列的向量，将此向量归一化后，得到1行k列的向量Ys，对Ys的k个元素逐个判断，若小于门限阈值Ts则视为噪声，Ts∈(0,1)，剔除矩阵Y对应的列，得到新的矩阵Ynew为m行K列，其中K<k；求矩阵Ynew每一行的平均值，得到m行1列的向量Ym...
【专利技术属性】
技术研发人员：喻虹，韩申生，徐旭阳，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31
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