【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及编码孔径计算成像领域，具体涉及一种用于编码孔径成像的编码板设计方法。
技术介绍
1、在空间成像和光谱成像领域，受限于体积、质量和像元尺寸等因素，成像系统难以进一步提高空间分辨率或光谱分辨率。传统的成像方式在二维探测器上难以兼顾二维空间、光谱等多维信息的探测，而基于编码孔径成像可以通过牺牲时间分辨率的方式实现高维信息的获取，具体为将高维信息进行多次混叠并映射到二维探测器上，再通过算法对采集的信息进行解算，实现目标高维信息的获取。这种成像方式已经广泛应用于空间成像和光谱成像领域。
2、以基于编码孔径的空间超分辨率成像为例，将编码板放置在成像系统的一次像面处，探测器位于二次像面处；在成像期间变换编码板样式实现对一次像的多次卷积变换，由探测器采集得到多张低分辨率图像。在具有n2种不同的编码板的情况下，可得到一个线性系统观测方程组，对方程组进行解算，就可以突破原有光学系统限制，将原图像的分辨率提高n倍。
3、编码板是编码孔径成像过程中的关键器件，现在普遍使用的编码板均是在石英基底上镀铬，使其表面完全不透光，然后按照设计的图案对镀好的铬膜进行刻蚀，以实现二维通光孔径的功能。常见的编码孔径设计根据矩阵形式划分为两类，一类是是以高斯矩阵、伯努利矩阵为代表的随机测量矩阵，第二类是以托普利兹矩阵为代表的确定性测量矩阵。这两类矩阵都是服务于信号的压缩感知重构，难以在其基础上进行特定的优化和改进。编码孔径针对性的优化设计面临诸多问题。首先是编码孔径形成的矩阵为{0,1}二值矩阵，多次编码变化会导致优化变量过百或过千
4、因此，亟需提供一种用于编码孔径成像的编码板设计方法。
技术实现思路
1、本专利技术为解决现有方法在编码孔径优化设计过程中难以添加约束的问题，本专利技术提供了一种用于编码孔径成像的编码板设计方法，对编码孔径优化链路进行了转化，并对编码孔径成像测量矩阵的误差上限系数和透光率进行了约束，提升编码孔径成像系统鲁棒性，设计了一种可以单向移位的编码板。
2、一种用于编码孔径成像的编码板设计方法，该方法由以下步骤实现：
3、步骤一：对编码矩阵添加透过率限制；
4、将用于编码孔径成像的编码板视为{0,1}二值矩阵，利用维度为n×n的二值矩阵和长度为n2的二进制向量元素个数相等的关系，对长度为n2的二进制向量添加0和1个数的约束，0为不透光，1为透光；获得满足透光率要求的n×n编码孔径向量，并将所述向量形成母集合；
5、步骤二：将不连续的二进制优化问题转化为整数优化问题；
6、将步骤一所述的母集中的每个向量的整数位序作为优化对象，将不连续的二进制优化问题转换为以位序为变量的连续整数优化问题；
7、步骤三：构造评价函数，用于评估编码矩阵的鲁棒性；
8、步骤四：利用随机优化算法在母集中寻找一个大小为n2的最优子集，并使所述最优子集评价函数的值最小；
9、步骤五：将步骤四获得的最优子集序列采用母集转化为二进制向量，将所述二进制向量拆分成k×k的样式组合获得编码孔径。
10、本专利技术的有益效果：
11、本专利技术方法中提出了了编码矩阵的优化设计方法，该方法将用于成像的编码板视为二值矩阵，利用维度为n×n的二值矩阵和长度为n2的二进制向量元素个数相等的关系，对二进制向量添加0和1个数的限制实现对编码孔径透光率的约束。通过对二进制向量进行约束筛选得到一系列不连续的二进制向量集合，利用位序优化的方式将问题转变为连续的整数优化问题。引入随机优化算法，以条件数作为系统的评价函数，评估编码孔径的鲁棒性，迭代输出最优位序子集并进行编码孔径转译(将子集元素转换为对应的二进制向量)，得到编码孔径的数学表达。传统的整数优化设计由于优化过程中增加约束，会产生无法使用的变量，计算效率低，该方法提供了一种间接优化的方法，解决了非凸优化的问题，提高了优化效率，实现了在多种编码可能的情况下对移位编码孔径的设计。
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1.一种用于编码孔径成像的编码板设计方法，其特征是：该方法由以下步骤实现：
2.根据权利要求1所述的一种用于编码孔径成像的编码板设计方法，其特征在于：步骤一中，孔径成像通过明确编码变换实现编码矩阵形式数学建模，用下式表示为：
3.根据权利要求2所述的一种用于编码孔径成像的编码板设计方法，其特征在于：步骤一中，设定单次编码孔径透过率大于等于50％，通过将编码孔径的矩阵形式转化为二进制向量形式，单次编码对应一个长度为k2的二进制向量，组合对应十进制中的将满足透光率要求的二进制向量形成母集合M；母集合M中元素个数P为：
4.根据权利要求3所述的一种用于编码孔径成像的编码板设计方法，其特征在于：要求单次编码对应的二进制向量中1的数量大于等于k2/2个，1表示透光。
5.根据权利要求4所述的一种用于编码孔径成像的编码板设计方法，其特征在于：步骤二中，将母集合M中元素的整数位序1～P作为优化对象，在整数位序1～P中选出L个位序形成位序子集N。
6.根据权利要求1所述的一种用于编码孔径成像的编码板设计方法，其特征在于：步骤三中，所述评
...【技术特征摘要】
1.一种用于编码孔径成像的编码板设计方法，其特征是：该方法由以下步骤实现：
2.根据权利要求1所述的一种用于编码孔径成像的编码板设计方法，其特征在于：步骤一中，孔径成像通过明确编码变换实现编码矩阵形式数学建模，用下式表示为：
3.根据权利要求2所述的一种用于编码孔径成像的编码板设计方法，其特征在于：步骤一中，设定单次编码孔径透过率大于等于50％，通过将编码孔径的矩阵形式转化为二进制向量形式，单次编码对应一个长度为k2的二进制向量，组合对应十进制中的将满足透光率要求的二进制向量形成母集合m；母...
【专利技术属性】
技术研发人员：伍斌，宋洪震，昝世凯，孙凯鹏，黄朝围，张家瑞，孙钰博，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
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