【技术实现步骤摘要】
一种基于深度学习的太赫兹图像优化方法
[0001]本专利技术属于太赫兹图像优化领域,特别涉及一种基于深度学习的太赫兹图像优化方法。
技术介绍
[0002]太赫兹波是频率介于微波和红外之间的电磁波,其波段能够覆盖各种材料的特征谱,穿透性较好。太赫兹成像技术通过记录样品的透射谱、吸收谱、或反射谱的振幅和相位的二维信息进行分析和处理,利用样品不同部位的透射、吸收、反射系数差值进行成像。
[0003]由于太赫兹在空气中衰减迅速,与此同时,实验室设备中包含很多微波器件,很容易影响太赫兹的传输,容易造成环境噪声。而太赫兹成像系统中包含步进机、斩波器等设备,在工作时易产生轻微振动,设备间也会产生电噪声,从而引起系统噪声。在上述多种噪声的影响下,太赫兹成像系统的成像质量很容易下降,产生图像模糊,信噪比低下等问题。
[0004]传统解决该问题的方法是通过数字图像处理对低质量太赫兹图像逐个降噪,但这种方法处理时间长,工作效率低下,面对大量需要处理的低质量太赫兹图像时,难以解决该问题。与此同时,数字图像处理方法处理后的太赫兹图像具有主观性,缺乏客观指标来对处理后的图像进行评价。
[0005]基于上述技术问题,亟需一种针对低质量太赫兹图像进行高效的图像优化方法,并通过量化指标对优化后的图像质量进行客观评价。
技术实现思路
[0006]针对上述现有技术存在的问题和不足,本专利技术的目的是提供一种基于深度学习的太赫兹图像优化方法,通过神经网络学习,进行盲降噪优化,对低质量的太赫兹图像具有良好的优化效果。技 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于深度学习的太赫兹图像优化方法,其特征在于,包括以下步骤:S1,构建一个20层,包括3种不同类型网络层的神经网络;S2,预处理太赫兹图像;S3,输出预测图像,判定优化质量。2.根据权利要求1所述的一种基于深度学习的太赫兹图像优化方法,其特征在于:所述步骤S1中,包括如下步骤:S1.1,构建输入层和卷积层:输入训练图像数据至卷积层,使用64个3
×3×
c的卷积核提取原太赫兹图像,生成64个特征图,对应输出特征值y,c表示图像通道数,使用整流线性单元ReLU(y)进行非线性处理;所述ReLU(y)=max(y,0),指输出特征值y与0作比较,取最大值输出;S1.2,构建隐藏层,每层使用64个大小为3
×3×
64的滤波器,在卷积层与整流线性单元ReLU(y)之间添加批归一化处理,所述批归一化处理将步骤S1.1中提取图像的特征值转化为均值为0、方差为1的数,进入网络的下一层,减轻内部协变量移位问题;本网络使用残差网络解决网络深度问题:在整流线性单元ReLU(y)前添加输入函数a
[l]
,所述残差网络公式为:a
[L]
=a
[l]
+F(a
[l]
,W),式中a
[L]
为后第L层网络输入值,W为匹配卷积操作,用于升维或降维,F(a
[l]
,W)为残差部分;所述残差网络结合所述批归一化使用,优化网络效率;网络通过最小化损失函数来求解和评估模型,训练图像数据式中,x
i
为第i个无噪声图像,y
i
为第i个原始训练图像,N为训练图像总数,训练网络的损失函数l(θ)定义为:式中,为训练网络残差映射噪声与真实噪声差的F范数的平方,R(y
i
;θ)为残差映射噪声,||()||
F
表示为()的F范数,θ为网络参数,真实残差图像与网络输出之间使用均方误差MSE作为损失函数,Adam算法被用作梯度优化,Adam算法公式为:m
t
:=beta1*m
t
‑1+(1
‑
beta1)*gv
t
:=beta2*v<...
【专利技术属性】
技术研发人员:张彩虹,张伟,冯龙呈,范克彬,吴敬波,金飚兵,陈健,吴培亨,
申请(专利权)人:南京大学,
类型:发明
国别省市:
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