本发明专利技术涉及辐射测量成像设备及相应的方法。所提出的设备包括：辐射计(12)，用于检测从场景(24)的束斑(22)发出的在预定频谱范围内的辐射并且从检测到的辐射生成辐射信号；束斑移动装置(14)，用于实现被检测到辐射的束斑(22)向各个位置的移动；控制装置(16)，用于控制束斑移动装置(14)实现束斑(22)从一个位置到另一位置的移动，以使得在场景(24)上分布的一定数目的束斑处检测辐射，其中所述数目小于高密度信号图案的图案信号的数目并且从在所述数目的束斑处检测到的辐射生成的辐射信号形成低密度信号图案；和处理装置(18)，用于处理低密度信号图案的辐射信号并且通过对低密度信号图案应用压缩感测来生成高密度信号图案。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及对场景进行扫描并且生成表示所述场景的高密度信号图案的辐射测量成像设备(radiometric imaging device)及相应的方法。此外，本专利技术还涉及用于实现所述方法的程序和计算机可读非暂时性介质。
技术介绍
毫米波是与频率范围从30GHz到300GHz相对应的波长范围从Imm到IOmm的无线电波。这些波已经被应用到车载雷达设备以测量正移动的车辆间的距离来防止碰撞，并且被应用到高速无线通信以实现每秒若干吉比特量级的传输数据速率。此外，在毫米波频率范围内进行操作的设备的集成和小型化方面的最近改进以及经改进的生成和检测技术引起了对于利用此电磁辐射的特性的极大兴趣。其穿透非金属材料(包括塑料、墙壁、衣服、 烟和雾)的能力已经提供了对研究毫米波成像应用的另外的动力。此外，在类似隐藏式武器或易爆物检测等的安全性应用中也对可实现的几毫米的空间分辨率很感兴趣。毫米波可被以主动(active)或被动(passive)方式使用。被动式辐射测量成像系统通过利用辐射计(radiometer)捕获对象发出的电磁辐射来创建图像。这样的被动式辐射测量成像系统例如从US2007/0221847A1中得知。所观察到的场景的辐射测量温度基于如下因素来自场景组成部分的发射、场景对下行天空辐射的反射、场景和观察者之间的上行大气发射以及电磁能量从场景到观察者的传播。另一方面，主动式辐射测量成像系统向对象发射毫米波并且通过检测所发射的或反射的波来创建图像。毫米波不产生电离效应，这使得该技术成为在类似隐藏式武器或易爆物检测等安全性应用方面要采用的很有吸引力的候选(基于红外或可见辐射的现有技术不能检测隐藏式对象，并且基于X射线的系统由于其电离效应而不能被用于人类)。对于自动导引的车辆或驾驶员辅助，看透不利大气状况的可能性也是很受关注的。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种与已知的辐射测量成像设备相比针对相同的温度分辨率以减少的成像时间来对场景成像的辐射测量成像设备。本专利技术的另一目的是提供相应的方法以及用于在计算机上实现所述方法的相应计算机程序和存储这样的计算机程序的计算机可读介质。根据本专利技术的一方面，提供了一种用于对场景成像的辐射测量成像设备，所述设备包括辐射计，用于检测从所述场景的束斑(spot)发出的在预定频谱范围内的辐射，并且从检测到的辐射生成辐射信号，束斑移动装置，用于实现从其检测到辐射的束斑向各个位置的移动；控制装置，用于控制所述束斑移动装置实现束斑从一个位置到另一位置的移动， 以使得在场景上分布的一定数目的束斑处检测辐射，其中所述数目小于高密度信号图案的图案信号的数目，并且从在所述数目的束斑处检测到的辐射而生成的辐射信号形成低密度信号图案，和处理装置，用于处理所述低密度信号图案的辐射信号，并且通过对所述低密度信号图案应用压缩感测(compressive sensing)来生成所述高密度信号图案。根据本专利技术的另一方面，提供了一种相应的辐射测量成像方法。根据本专利技术的其他方面，提供了一种计算机程序，该计算机程序包括程序装置，程序装置用于当所述计算机程序在计算机上被执行时使得计算机执行根据本专利技术的所述辐射测量成像方法的处理和重构步骤，并且提供了一种计算机可读非暂时性介质，该计算机可读非暂时性介质上存储有指令，这些指令当在计算机上被执行时使得计算机执行根据本专利技术的辐射测量成像方法的所述步骤。本专利技术的优选实施例在从属权利要求中定义。应当明白，所要求保护的方法、计算机程序和计算机可读介质与所要求保护的装置具有类似和/或相同的优选实施例，如在从属权利要求中中所定义的。被动式辐射测量成像设备通过对给定场景(常常也被称为〃视场〃(FOV，field of view))进行扫描来将亮度温度分布映射到该场景上。图像的温度分辨率(ΔΤ)因此是通过辐射计的天线的带宽(B)、成像设备的噪声温度(Tsre)以及积分时间(τ)而根据如下公式确定的AT(0K)= -r^Κ) ^Β(Ηζ)φ)从此公式可以得出，为了增大成像设备的温度分辨率，需要减小成像设备的噪声温度或者增大带宽和/或积分时间。辐射计测量由被成像的场景在束斑(即辐射束)所在的各个位置(或像素)处辐射的能量。辐射计在一实际位置处的测量时间越长，此位置处的温度分辨率将越好。另一方面，这增大了扫描时间，这是不希望的特性。因此，根据本专利技术的要素，提议通过应用已知的压缩感测方法在减小获取事件的同时获得高温度分辨率。传统的用于采样信号或成像的方法遵从香农(aiarmon)定理，香农定理规定采样率必须是信号中存在的最大频率(也被称为奈奎斯特(Nyquist)率)的至少两倍。此原则已经被应用于在消费音频或图像电子产品、医学成像设备、数字通信等中使用的几乎所有信号获取协议中。当信号是有限带宽的时，与在数字通信领域中一样，将模拟信号转换到数字域需要使用模数转换器(ADC)，以Nyquist率或者高于Nyquist率进行采样，这隐含地在这样的系统上强加了对ADC能力的依赖性。对于类似于图像的其他信号，所需要的采样率不由aiarmon定理指定，而是由所希望的时间或空间分辨率来指定。然而，对于这样的系统，通常要在采样之前使用抗混淆低通滤波器来对信号进行带宽限制，于是Nyquist率在此同样起重要作用。例如在 IEEE Transactions on Information Theory, vol. 52, pp.489-509， 2006 中 Ε.Candes, J. Romberg 禾口 Τ·Tao 的 〃 Robust uncertaintyprinciples :Exact signal reconstruction from highly incomplete frequencyinformation “ 以及 IEEE Transactions on Information Theory, vol.52, pp. 1289-1306,2006 中 D. Donoho 的〃 Compressed sensing"中所述的压缩感测范例通过宣称可以从比传统方法所需的釆样或测量结果少很多的采样或测量结果来恢复某些信号或图像而与在数据获取方面的共同智慧形成对照。与假定信号中的信息量与其频率内容成比例的传统采样理论相对照，压缩感测提出一种新的采样范例，在此新的采样范例中，信号的信息内容由其稀疏水平或其自由程度来确定。从此观点来看，感兴趣的信号不必要以Nyquist率来被采样，而是以其信息率来被采样，这在大多数情况中大大小于其带宽。简短总结一下，所述压缩感测范例规定如果信号或图像在某已知域中足够稀疏， 则在获取处理在某种意义上可被随机化的程度下，可以从(大大小于Nyquist所规定的) 非常少量的采样来对其进行重构。因此，本专利技术提出通过应用压缩感测来减少辐射测量成像系统的扫描/成像时间。为了应用这种技术，首先需要找到图像在其中具有稀疏表示的测量域。遗憾的是，通过辐射测量成像设备得到的图像在辐射计的获取域(其是总的功率辐射能量)中不是稀疏的。因此，所获取的辐射信号被映射到稀疏域。在此考虑的图像的一个特性是它们是分段恒定的，并且因此一种可能性是使用如根据实施例提出的总变差(total variation)技本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种辐射测量成像设备（１０），用于扫描场景（２４）并且生成表示所述场景（２４）的高密度信号图案，所述设备包括：辐射计（１２），用于检测从所述场景（２４）的束斑（２２）发出的在预定频谱范围内的辐射，并且从检测到的辐射生成辐射信号；束斑移动装置（１４），用于实现被检测到辐射的束斑（２２）向各个位置的移动；控制装置（１６），用于控制所述束斑移动装置（１４）实现所述束斑（２２）从一个位置到另一位置的移动，从而使得在所述场景（２４）上分布的一定数目的束斑处检测辐射，其中所述数目小于所述高密度信号图案的图案信号的数目，并且从在所述数目的束斑处检测到的辐射生成的辐射信号形成低密度信号图案；和处理装置（１８），用于处理所述低密度信号图案的辐射信号并且通过对所述低密度信号图案应用压缩感测来生成所述高密度信号图案。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：卓那·诺格瑞亚尼恩，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP
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