一种大分辨率实时成像制造技术

本发明专利技术公开了一种大分辨率实时成像，具体包括以下步骤：S1、通过二阶关联重构对运动目标物图像进行重构；S3、通过二维Walsh变换的两种等价的定义方式，本发明专利技术涉及成像分辨率调整技术领域。该大分辨率实时成像，本文利用Walsh矩阵的正交性和二维Walsh变换的能量集中性，通过二维Walsh变换求逆算法在欠采样条件下实现了对运动物体的实时成像，分别对二维Walsh求逆重构方案与二阶关联重构方法进行数值仿真，发现二维Walsh求逆重构方案可以得到更好的图像重建效果，并且利用客观评价指标对实验结果进行分析，其结论与仿真结果保持一致，利用二维Walsh变换求逆重建算法对不同分辨率图像数值仿真，结果证明该方案对于大分辨率图像获得很好的重建效果。获得很好的重建效果。获得很好的重建效果。

【技术实现步骤摘要】
一种大分辨率实时成像


[0001]本专利技术涉及成像分辨率调整
，具体为一种大分辨率实时成像。

技术介绍

[0002]成像质量和效率一直是科研人员奋斗的目标，近二十年出现了一种新的成像技术叫鬼成像，又称关联成像，该成像技术可对位于苛刻或复杂的光学环境中的目标物体进行成像，2008年Shapiro提出计算鬼成像方案通过在计算上控制散斑特性，无需使用空间分辨检测器，仅使用一个桶探测器测量含有待测物体信息的总光强，实现真正意义上的单像素成像，单像素成像最初采用高斯矩阵作为测量矩阵，由于高斯矩阵任意行(列)之间的相关性，该种方法需要采样次数远大于奈奎斯特采样数时才可获得良好的成像质量。
[0003]目前运动物体的成像往往需要大量的采集数据才可以完成，这同样也是利用鬼成像对运动物体成像受到的限制，对于大分辨率图像难以获得很好的重建效果，同时也降低了重建图像速度，因此针对上述不足，本专利技术提供了一种大分辨率实时成像。

技术实现思路

[0004](一)解决的技术问题
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种大分辨率实时成像，解决了目前运动物体的成像往往需要大量的采集数据才可以完成，对于大分辨率图像难以获得很好的重建效果，同时也降低了重建图像速度的问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种大分辨率实时成像，具体包括以下步骤：
[0008]S1、通过二阶关联重构对运动目标物图像进行重构；
[0009]S2、通过二维Walsh变换的两种等价的定义方式，将二维Walsh变换理论与鬼成像系统相结合，利用二维Walsh变换的一维表达式实现对目标物体的采样，即采用二维Walsh矩阵作为测量矩阵，再通过对二维桶探测值矩阵左右同时乘以同阶的Walsh矩阵完成图像重构。
[0010]优选的，所述步骤S1中由于Walsh矩阵是经过重新编排得到的，在计算鬼成像系统中其结构照明图样I
(i)
(x,y)已知，桶探测器接收到信号光路的光场强度信息，即桶探测值B
(i)
，B
(i)
通过B
(i)
＝∫I
(i)
(x,y)T(x,y)dxdy计算得到，对桶探测器记录到的桶探测值进行关联计算，进而得到未知目标物体的图像ΔG2(x,y)，表示为：
[0011]优选的，所述式中M表示总探测次数，实际上式中减去均值的过程，相当于去除光电流的直流分量，选择连续的正基
图样用来照射目标物体，而不是I
(i)
(x,y)，其中I
+(i)
(x,y) 是由矩阵变型得到，T(x,y)代表目标物体的透射率函数，上标i也代表第i次探测，i＝1,2,
…
N2，故连续的正基图样获得桶探测值的过程可由下式表示：B
+(i)
＝∫I
+(i)
(x,y)T(x,y)dxdy，由于在上述计算桶探测值的过程中已经得到结构照明图样为I
+(i)
(x,y)，且I
+(i)
(x,y)的顺序也是经过zigzag方法排序的，通过I
+(i)
(x,y)得到排序后的I
(i)
(x,y)，并将I
(i)
(x,y)用于二维Walsh变换求逆算法仿真实验中，由I
+(i)
(x,y)得到I
(i)
(x,y)的过程如下描述，以二阶的Walsh矩阵为例，恢复像素为2*2pix的目标物则需要4个结构照明图样(2*2pix)，图2 为结构照明图样，图中(a)
‑
(d)表示I
(i)
(x,y)，(e)
‑
(h)表示I
+(i)
(x,y)，要从I
+(i)
(x,y)中得到I
(i)
(x,y)中的元素，通过观察得到得到I
(i)
(x,y)便可以利用T
N
×
N
＝W
N
×
NT
×
B
N
×
N
×
W
N
×
N
以及2dfwt重构算法快速重建目标图像。
[0012]优选的，所述2dfwt重构算法利用O＝WKW
T
＝[W(WK)
T
]T
中的一维Walsh 变换与二维Walsh变换之间的关系，可以得到二维Walsh变换的快速算法 (2dfwt)，其中K为进行变换的矩阵，L＝(WK)
T
＝[...,1dfwt(K
x
),...]T
为对K每一列进行快速变换后得到二维矩阵L，最终将得到的结果L应用到 2dfwt(K)＝(WKW
T
)＝(W(WK)
T
)
T
＝(WL)
T
＝[...,1dfwt(L
x
),...]T
中，便可得到二维快速 Walsh变换算法。
[0013]优选的，所述步骤S2中Walsh矩阵是由－1和+1组成的正交矩阵，用W 表示二维Walsh变换核矩阵，则其正交性可以表示为：其中E为单位矩阵，其阶数与W保持一致，二维Walsh矩阵中的元素由以下公式得到：其中k为二进制码位，p为比特数，下标p
‑1‑
k为t 的逆序表示法，g
k
为格雷码，I(x,y)为结构照明图样，即散斑，I(x,y)由Walsh 矩阵的行向量重新编排得到，当目标物的像素点为N
×
N时，Walsh矩阵的阶数为N2，需要的结构照明基图样数量为N2，Walsh矩阵第i行与得到的第i个照明光场I
(i)
(x,y)的对应关系如下：第i个照射光场 I
(i)
(x,y)与目标物体T(x,y)作用后得到的第i个桶探测值B
(i)
的过程可用下列数学关系表征：B
(i)
＝∫I
(i)
(x,y)T(x,y)dxdy(3)，其中，T(x,y)代表目标物体的透射率函数，上标i代表第i次测量，i＝1,2,3
…
N2，N2个照射光场加载完毕后，最终得到N2个桶探测值，实现对目标物体的完全采样，结合(2)式与(3) 式，整个采样过程可写成以下矩阵形式：其中 T＝[T(1,1),T(1,2),
…
,T(N,N)]T
是二维物体T(x,y)的一维表达形式，(4)式可简写为：利用Walsh矩阵的正交性对(5)式进一步变换后得到恢复目标物体的计算公式。
[0014]优选的，所述步骤S2中Walsh矩阵是由－1和+1组成的正交矩阵，用W 表示二维Walsh变换核矩阵，则其正交性可以表示为：其中E为单位矩阵，其阶数与W保持本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大分辨率实时成像，其特征在于：具体包括以下步骤：S1、通过二阶关联重构对运动目标物图像进行重构；S2、通过二维Walsh变换的两种等价的定义方式，将二维Walsh变换理论与鬼成像系统相结合，利用二维Walsh变换的一维表达式实现对目标物体的采样，即采用二维Walsh矩阵作为测量矩阵，再通过对二维桶探测值矩阵左右同时乘以同阶的Walsh矩阵完成图像重构。2.根据权利要求1所述的一种大分辨率实时成像，其特征在于：所述步骤S1中由于Walsh矩阵是经过重新编排得到的，在计算鬼成像系统中其结构照明图样I
(i)
(x,y)已知，桶探测器接收到信号光路的光场强度信息，即桶探测值B
(i)
，B
(i)
通过B
(i)
＝∫I
(i)
(x,y)T(x,y)dxdy计算得到，对桶探测器记录到的桶探测值进行关联计算，进而得到未知目标物体的图像ΔG2(x,y)，表示为：3.根据权利要求2所述的一种大分辨率实时成像，其特征在于：所述式中M表示总探测次数，实际上式中减去均值的过程，相当于去除光电流的直流分量，选择连续的正基图样用来照射目标物体，而不是I
(i)
(x,y)，其中I
+(i)
(x,y)是由矩阵变型得到，T(x,y)代表目标物体的透射率函数，上标i也代表第i次探测，i＝1,2,
…
N2，故连续的正基图样获得桶探测值的过程可由下式表示：B
+(i)
＝∫I
+(i)
(x,y)T(x,y)dxdy，由于在上述计算桶探测值的过程中已经得到结构照明图样为I
+(i)
(x,y)，且I
+(i)
(x,y)的顺序也是经过zigzag方法排序的，通过I
+(i)
(x,y)得到排序后的I
(i)
(x,y)，并将I
(i)
(x,y)用于二维Walsh变换求逆算法仿真实验中，由I
+(i)
(x,y)得到I
(i)
(x,y)的过程如下描述，以二阶的Walsh矩阵为例，恢复像素为2*2pix的目标物则需要4个结构照明图样(2*2pix)，图2为结构照明图样，图中(a)
‑
(d)表示I
(i)
(x,y)，(e)
‑
(h)表示I
+(i)
(x,y)，要从I
+(i)
(x,y)中得到I
(i)
(x,y)中的元素，通过观察得到得到I
(i)
(x,y)便可以利用T
N
×
N
＝W
N
×
NT
×
B
N
×
N
×
W
N
×
N
以及2dfwt重构算法快速重建目标图像。4.根据权利要求3所述的一种大分辨率实时成像，其特征在于：所述2dfwt重构算法利用O＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑爱军，张顺尧，张汉宇，刘跃，李炫奎，周求湛，
申请(专利权)人：盐城吉研智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：