双相机压缩测量协同张量表示的融合计算成像方法技术

本发明专利技术公开了一种双相机压缩测量协同张量表示的融合计算成像方法，包括：建立双光路压缩测量装置，一路为编码孔径快照光谱测量装置，另一路为全色相机测量装置；通过伯努利随机矩阵生成的压缩编码孔径、色散棱镜引起的偏移、相机的光谱响应构造前向压缩采样过程；两路测量信息经过三阶张量表示，综合各向异性加权空

【技术实现步骤摘要】
双相机压缩测量协同张量表示的融合计算成像方法


[0001]本专利技术属于计算摄像学领域，特别是一种双相机压缩测量协同张量表示的融合计算成像方法。

技术介绍

[0002]高光谱图像是由几十甚至上百连续光谱波段组成的三维数据集，相比于RGB彩色图像，高光谱图像具有丰富的光谱信息和细节结构。在环境和军事监测、农业规划、矿物勘察和医学检测等领域具有广泛的应用。
[0003]传统的高光谱成像方法，如推扫型高光谱成像仪和摆扫式高光谱成像仪，一次只能捕获一个一维或二维的光谱立方体子集，需要采用时序的扫描策略才能捕获一个完整的三维光谱数据。因而这种成像方法是耗时的，且不能捕获动态的场景。近几年，随着计算成像技术和压缩感知理论的发展，压缩成像测量方法以远低于奈奎斯特采样数完成对目标场景的压缩采样，并利用相关计算成像算法完成对高光谱图像的复原。最典型的压缩成像测量装置是由美国杜克大学DavidBrady等人研制的编码孔径快照光谱成像测量装置(M.Gehm,R.John,D.Brady,R.Willett,and T.Schulz,“Single
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双相机压缩测量协同张量表示的融合计算成像方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，建立双光路压缩测量装置，形成空
‑
谱信息压缩测量；步骤2，构造前向压缩采样算子，描述两路压缩测量的观测过程；步骤3，建立双相机压缩测量协同张量表示正则化模型；步骤4，交替方向乘子方法迭代优化求解，输出融合计算成像结果。2.根据权利要求1所述的双相机压缩测量协同张量表示的融合计算成像方法，其特征在于，步骤1中所述的双光路压缩测量装置，其中一路透过分光镜进入编码孔径快照光谱成像测量装置，通过建立编码孔径快照光谱成像的数据采集测量光路，该光路包括依次设置的物镜、编码孔径、带通滤波器、中继镜、色散棱镜和探测器；另一路经分光镜反射进入全色相机光路，全色相机光路包括带通滤波器和探测器。3.根据权利要求2所述的双相机压缩测量协同张量表示的融合计算成像方法，其特征在于，步骤2中所述前向压缩采样算子是针对编码孔径快照光谱成像测量装置的压缩采样过程，进入编码孔径快照光谱成像测量装置的光源，先经过随机伯努利矩阵的编码孔径的编码；通过带通滤波器进行滤波，限制光谱的范围；编码和滤波后的图像经由中继镜传播到色散棱镜后，不同波段的图像会沿着竖直方向作不同程度的偏移；最后，所有波段的图像在探测器上进行叠加，得到压缩采样的二维图像；将目标场景的高光谱图像表示为一个三维张量大小为M
×
N
×
L，高光谱图像上任意一点的像素值为x(i,j,k),1≤i≤M，1≤j≤N，1≤k≤L，其中i和j表示空间坐标大小，k表示光谱坐标大小；其数学模型可表示为：其中，ω
c
(k)表示该探测器的光谱响应函数，T(i,j)表示编码孔径的传播函数，S(k)表示由色散棱镜引起的偏移函数；用Φ表示编码孔径快照光谱成像测量装置的前向压缩采样算子，它包含编码孔径、色散棱镜和探测器光谱响应函数的共同作用；建立张量表示的观测模型为：其中g为该测量装置的测量值，大小为M
×
(N+L
‑
1)，v1表示高斯白噪声；另一路全色相机光路，直接到达相机，其数学模型表示为：其中，ω
p
(k)表示全色相机的光谱响应函数；同样，建立张量表示的全色图像的观...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦志辉，梁正辉，肖亮，徐洋，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：