一种离散余弦变换测量基排序方法技术

本发明专利技术涉及一种离散余弦变换测量基排序方法，(1)根据期望的图像分辨率初始化参数，设置正方形图像M×M个像素，M＝2

【技术实现步骤摘要】
一种离散余弦变换测量基排序方法
本专利技术属于图像处理、计算成像
，涉及一种离散余弦变换测量基排序方法。
技术介绍
在计算成像、关联成像、计算鬼成像、计算量子成像，单像素相机，结构光照明成像或三维单像素激光雷达成像等技术中，测量基的选择与优化决定着图像重建速度和图像信噪比，是上述领域的核心技术和关键技术。测量基的选择直接影响重建算法的执行效率和图像重建效果，并且算法的优化也需要考虑测量基的特征。现有技术通常利用全部的测量基进行测量后才进行重建，或者采用“之”字形路径在二维DCT谱上对测量基进行排序。然而，实际目标物体可能存在某些特征，或者观察者期望在少数次测量后就能优先捕捉某些方向上的特征，现有的测量基排序方法就不能满足要求。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种离散余弦变换测量基排序方法，实现压缩采样下，优先捕捉目标物体某些方向的特征，兼顾成像速度和高信噪比。本专利技术解决技术的方案是：一种离散余弦变换测量基排序方法，该方法的步骤包括：(1)根据期望的图像分辨率初始化参数，设置正方形图像M×M个像素，M＝2n，n＝1,2,...；(2)通过逆离散余弦变换，生成完备的DCT测量基组；(3)选取合适的实数值d，构造函数fd(i,j)由上式可得,当d＝+∞时，f+∞＝max(i,j)，当d＝-∞时，f-∞＝min(i,j)；(4)分别对i＝1,2,...,M，j＝1,2,...,M取值，依次得到M2个fd的值，作为排序的依据；(5)根据M2个fd(i,j)中i,j的值，对PM(i,j)进行索引，即可生成测量时PM(i,j)的顺序，按M2个fd(i,j)的值从小到大进行排序。优选的，步骤(2)中，逆离散余弦变换为二维逆离散余弦变换或一维逆离散余弦变换。优选的，通过二维逆离散余弦变换生成完备的DCT测量基组，步骤如下：(2.1.1)基于步骤(1)中设定的参数M，构建M行M列的零矩阵，记为OM；(2.1.2)将矩阵OM的第i行第j列元素置为1，得到矩阵EM(i,j)；i为测量基在竖直方向上的变化次数，j为测量基在水平方向上的变化次数；(2.1.3)对矩阵EM(i,j)进行二维逆离散余弦变换，生成的矩阵即为测量基PM(i,j)；对有序整数对(i,j)，i,j＝1,2,3….M重复以上步骤，即可获得完备的DCT测量基组，共计M2个测量基。优选的，通过一维逆离散余弦变换生成完备的DCT测量基组，步骤如下：(2.2.1)基于步骤(1)中设定的参数M，分别构建行向量Vi(Vj),其长度均为M，1≤i,j≤M，第i(j)个分量置1，其余为0；i为测量基在竖直方向上的变化次数，j为测量基在水平方向上的变化次数；(2.2.2)分别对步骤(2.2.1)中获得的行向量Vi和Vj进行逆离散余弦变换，得到新的行向量vi和vj；(2.2.3)构建测量基(2.2.4)对有序整数对(i,j)，i,j＝1,2,3….M重复以上步骤，即可获得完备的DCT测量基组，共计M2个测量基。优选的，步骤(5)中，对于M2个fd(i,j)值中相同的值，PM(i,j)的顺序有三种方法实现排列：按i值从小到大排序，再按j值从小到大排序；或者先按j值从小到大排列，再按i值从小到大排列；或者按任意顺序排列。本专利技术与现有技术相比的有益效果是：(1)在对物体成像过程中，根据本专利技术生成的测量基排序，可获得分辨率从低到高的图像，在实际应用中获得满足分辨率要求的图像后即可随时终止测量；(2)本专利技术编码在应用于计算成像、关联成像、计算鬼成像、计算量子成像、单像素相机成像、结构光照明成像或三维单像素激光雷达成像等技术时，无需存储测量基，可通过快速变换、关联迭代或压缩感知算法实现快速成像。附图说明图1是本专利技术实施例中一类离散余弦变换(DCT)测量基排序方法的流程图；图2是本专利技术实施例中两种方法生成的离散余弦变换(DCT)测量基P16(2,3)的图案；图3是本专利技术实施例中生成的待排序的离散余弦变换(DCT)测量基组；图4是本专利技术实施例中当d＝2时各测量基的fd值。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步阐述。本专利技术公开了一类离散余弦变换(DCT)测量基的排序方法，可以生成调制测量基，用于计算成像、关联成像、计算鬼成像、计算量子成像，单像素相机，结构光照明成像或三维单像素激光雷达成像等技术，提升上述计算成像系统的图像重建速度和成像信噪比。参照图1，示出了本专利技术实施例中一类离散余弦变换(DCT)测量基排序方法的流程图。在本实施例中，离散余弦变换(DCT)测量基的排序方法，包括：步骤S1，根据期望的图像分辨率初始化参数，设置正方形图像M×M个像素，M＝2n，n＝1,2,...；步骤S2，生成完备的DCT测量基组，可通过两种等效的方法获得，第一种生成方法：通过二维逆离散余弦变换(iDCT2)生成，步骤如下：i)基于步骤S1中设定的参数M，构建M行M列的零矩阵，记为OM；ii)将矩阵OM的第i行第j列元素置为1，得到矩阵EM(i,j)；iii)对矩阵EM(i,j)进行二维逆离散余弦变换(iDCT2)，生成的矩阵即为测量基PM(i,j)；iv)对有序整数对(i,j)，i,j＝1,2,3….M重复以上i-iii步骤，即可获得完备的DCT测量基组，共计M2个测量基。第二种生成方法，通过一维逆离散余弦变换(iDCT)生成，步骤如下：i)基于步骤S1中设定的参数M，分别构建行向量Vi(Vj),其长度均为M，1≤i,j≤M，第i(j)个分量置1，其余为0；ii)分别对步骤i中获得的行向量Vi和Vj进行逆离散余弦变换(iDCT)，得到新的行向量vi和vj；iii)构建测量基iv)对有序整数对(i,j)，i,j＝1,2,3….M重复以上i-iii步骤，即可获得完备的DCT测量基组，共计M2个测量基。v)上述两种方法是等效的，都可以获得M2个测量基，可用于对尺寸M×M像素图像的完整测量。i代表了测量基在竖直方向上的变化次数，j代表了测量基在水平方向上的变化次数。步骤S3，选取合适的实数值d，构造函数fd(i,j)如公式(1)由上式可得,当d＝+∞时，f+∞＝max(i,j)，当d＝-∞时，f-∞＝min(i,j)；当优先关注目标物体在水平和竖直方向上的特征时，选取较小的d值，当优先关注目标物体斜方向上的特征时，选取较大的d值，优选以2为分界，比2小的，为较小；比2大的，为较大；步骤S4，分别对i＝1,2,...,M，j＝1,2,...,M取值，依次得到M2个fd的值，作为排序的依据；步骤S5，根据M2个fd(i,j)中i,j的值，对PM(i,j)进行索引，即可生成测量时PM(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离散余弦变换测量基排序方法，其特征在于，该方法的步骤包括：/n(1)根据期望的图像分辨率初始化参数，设置正方形图像M×M个像素，M＝2

【技术特征摘要】
1.一种离散余弦变换测量基排序方法，其特征在于，该方法的步骤包括：
(1)根据期望的图像分辨率初始化参数，设置正方形图像M×M个像素，M＝2n，n＝1,2,...；
(2)通过逆离散余弦变换，生成完备的DCT测量基组；
(3)选取合适的实数值d，构造函数fd(i,j)



由上式可得,当d＝+∞时，f+∞＝max(i,j)，当d＝-∞时，f-∞＝min(i,j)；
(4)分别对i＝1,2,...,M，j＝1,2,...,M取值，依次得到M2个fd的值，作为排序的依据；
(5)根据M2个fd(i,j)中i,j的值，对PM(i,j)进行索引，即可生成测量时PM(i,j)的顺序，按M2个fd(i,j)的值从小到大进行排序。


2.根据权利要求1所述的一种离散余弦变换测量基排序方法，其特征在于：步骤(2)中，逆离散余弦变换为二维逆离散余弦变换或一维逆离散余弦变换。


3.根据权利要求2所述的一种离散余弦变换测量基排序方法，其特征在于：通过二维逆离散余弦变换生成完备的DCT测量基组，步骤如下：
(2.1.1)基于步骤(1)中设定的参数M，构建M行M列的零矩阵，记为OM；
(2.1.2)将矩阵OM的第i行第j列元素置为1，得到矩阵EM(i,j)；i为测量基在竖直方向上的变化次数...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵琳琳，袁梓豪，李明飞，孙晓洁，刘院省，
申请(专利权)人：北京航天控制仪器研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11