Hadamard矩阵感知成像系统及其成像方法技术方案

Hadamard矩阵感知成像系统，同时提供其成像方法，解决现有DMD器件成像方法存在的重构图像信噪比不够高的问题。本发明专利技术提供的Hadamard矩阵感知成像系统，包括第一透镜、DMD器件、第二透镜、第一单元探测器、AD转换器和处理器，还可以具有第三透镜和第二单元探测器。本发明专利技术利用单元探测器、借助DMD器件进行Hadamard变换、通过反射光路对目标进行采样，所得到的序列光信号数字量便于再借用压缩感知方法进行处理重构图像，最终得到的图像信噪比较高，质量更好。

Hadamard matrix sensing imaging system and its imaging method

The Hadamard matrix sensing imaging system provides the imaging method at the same time to solve the problem that the image noise ratio of reconstructed images in the existing DMD imaging methods is not high enough. The Hadamard matrix perception imaging system provided by the invention includes a first lens, a DMD device, a second lens, a first unit detector, a AD converter and a processor, and a third lens and a second unit detector. The invention uses the unit detector, the Hadamard transform and the reflective optical path to sample the target by the DMD device. The digital signal of the sequence light signal is easy to use the compressed sensing method to process the reconstructed image, and the image signal to noise is higher and the quality is better.

【技术实现步骤摘要】
Hadamard矩阵感知成像系统及其成像方法
本专利技术属于光学波段的成像系统。
技术介绍
数字微镜阵列(DMD，DigtalMicromirrorDevice)器件，是由一块块独立的微小反射镜片构成，它是在CMOS的标准半导体制程上，加上一个可以调变反射面的旋转机构形成的器件，它能在程序的控制下快速向正负两个方向翻转，一般为正负12°，进而完成光路调制。目前，数字微镜阵列主要用于数字光处理系统(DLP，DigtalLightProcession)，作为其中的核心--光学引擎心脏采用的数字微镜晶片，从而实现现代投影仪的功能。2006年美国RICE大学的研究人员依据压缩传感理论，设计了一款单像素相机，利用数字微镜阵列(DMD)模拟生成二进制随机采样矩阵，通过单个探测器元件对光学图像进行线性采样，之后利用压缩感知重构算法重构出目标图像，见TAKHARD.，LASKAJ.N.，WAKINM.，etal.Anewcompressiveimagingcameraarchitectureusingoptical-domaincompression[J].inProc.IS&T/SPIES本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Hadamard矩阵感知成像系统，包括第一透镜(2)、DMD器件(3)、第二透镜(4)、第一单元探测器(5)、AD转换器(6)和处理器(10)，其特征在于：所述DMD器件(3)的微镜阵列按照Hadamard矩阵排列，受处理器(10)驱动逐步进行H变换；所述DMD器件(3)位于第一透镜(2)的焦平面上，所述第二透镜(4)位于DMD器件(3)反射面的物距范围内，所述第一单元探测器(5)位于第二透镜(4)的焦点上，测量DMD器件每步H变换反射的第一总能量并将其经过AD转换器(6)转换为第一数字量后送往处理器(10)；所述第一总能量为DMD器件各反射镜片负方向翻转反射的光信号值的总合；各步H变换中...

【技术特征摘要】
1.一种Hadamard矩阵感知成像系统，包括第一透镜(2)、DMD器件(3)、第二透镜(4)、第一单元探测器(5)、AD转换器(6)和处理器(10)，其特征在于：所述DMD器件(3)的微镜阵列按照Hadamard矩阵排列，受处理器(10)驱动逐步进行H变换；所述DMD器件(3)位于第一透镜(2)的焦平面上，所述第二透镜(4)位于DMD器件(3)反射面的物距范围内，所述第一单元探测器(5)位于第二透镜(4)的焦点上，测量DMD器件每步H变换反射的第一总能量并将其经过AD转换器(6)转换为第一数字量后送往处理器(10)；所述第一总能量为DMD器件各反射镜片负方向翻转反射的光信号值的总合；各步H变换中所形成的第一数字量，在处理器(10)中构成序列光信号数字量，提供给处理器采用压缩感知方法中的正交匹配追踪方法，计算出目标图像的高峰值信噪比重构图像。2.如权利要求1所述的Hadamard矩阵感知成像系统，其特征在于：所述Hadamard矩阵为128阶、256阶、512阶、1024阶、2048阶或4096阶的H矩阵。3.如权利要求1或2所述的Hadamard矩阵感知成像系统，其特征在于：还具有第三透镜(7)和第二单元探测器(8)，第三透镜(7)位于DMD器件3的正方向反射面的物距范围内，第二单元探测器(8)位于第三透镜(7)的焦点上；第二单元探测器(8)测量DMD器件每步H变换反射的第二总能量并将其经过AD转换器转换为第二数字量后送往处理器(10)；所述第二总能量为DMD器件(3)各反射镜片正方向翻转反射的光信号值的总合；各步H变换中所形成的第二数字量，在处理器(10)中构成序列光信号数字量，提供给处理器采用压缩感知方法中的正交匹配追踪方法，计算出目标图像的高峰值信噪比重构图像；或者各步H变换中所形成的第一数字量和第二数字量，合并为叠加数字量，在处理器(10)中构成序列光信号数字量，提供给处理器采用压缩感知方法中的正交匹配追踪方法，计算出目标图像的高峰值信噪比重构图像。4.基于权利要求1或2所述Hadamard矩阵感知成像系统的压缩感知成像方法，其特征在于，包括下述步骤：步骤一、将目标图像(1)放置在第一透镜(2)的物距范围内，DMD器件(3)位于第一透镜(2)的焦平面上，第二透镜(4)位于DMD器件(3)的负方向反射面的物距范围内，第一单元探测器(5)位于第二透镜(4)的焦点上；步骤二、处理器(10)控制驱动器(9)将DMD器件相应目标图像尺寸大小区域的反射镜片逐步进行H变换，每步H变换均将DMD器件相应反射镜片翻转到负方向，其余反射镜片翻转到正方向：每步H变换中，DMD器件各负方向反射镜片反射的光信号值的总合通过第二透镜(4)被第一单元探测器(5)接收，构成该步H变换DMD器件反射的第一总能量，其经过AD转换器转换为第一数字量后送往处理器存放；步骤三、DMD器件相应目标图像尺寸大小区域的反射镜片受驱动完成整个H变换后，各步H变换中所形成的第一数字量，在处理器中构成序列光信号数字量，提供给处理器采用压缩感知方法中的正交匹配追踪方法，计算出目标图像的高峰值信噪比重构图像。5.如权利要求4所述的压缩感知成像方法，其特征在于：所述步骤二中，逐步进行H变换时，由低阶到高阶的递归方式构造H矩阵：且n＝2m，m...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶梅，叶虎年，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42