电子倍增CCD噪声模型的参数估计方法技术

技术编号:8656077 阅读:449 留言:0更新日期:2013-05-01 23:46
本发明专利技术公开了一种电子倍增CCD噪声模型的参数估计方法,首先对噪声分布模型型进行初始化设置,以拟作混合高斯分布模型进行处理;然后对噪声分布模型进行极大似然化迭代,将设定的初始值代入混合模型中,求样本值来自高斯源的后验概率密度,再将潜在数据代入不完全数据的对数函数中计算偏导数,求取极值,即可得到参数的迭代估计值;最后进行判断步,将迭代估计值与初始值比较,依据循环终止条件,判断是否满足终止条件,若满足则迭代停止,若不满足则把迭代值设为初始值,重新进行极大似然化迭代。本发明专利技术以简单的步骤实现了对电子倍增CCD图像噪声参数的极大似然估计,有效地降低了极大似然法的复杂度,能对电子倍增CCD图像噪声进行快速、准确的估计。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子倍增CXD图像处理技术,特别是一种电子倍增CXD噪声模型的参数估计方法。
技术介绍
电子倍增CXD在传统的CXD结构基础上加入一级增益寄存器,实现片上增益,抑制了在传统CCD中占主导因素的读出噪声,具有低噪声、高灵敏度、高动态范围等优点,在微光夜视、天文观测和生物医学等领域有广泛的应用前景。国内已有多家科研院所和高校投入到电子倍增CCD的研究工作。中国科学院光电技术研究所、中国科学院上海技术研究所和北京空间机电研究所王明富、谢宗宝和卜洪波等人对电子倍增CCD的驱动电路设计和空间生物光成像探测的可行性分析方面进行了研究;中国科学院国家天文台和中北大学对电子倍增CCD的成像系统构建和图像的长线传输进行了探索;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所被授权《一种高压运放实现EMCCD信号驱动的系统》等多个电子倍增CCD驱动系统相关专利;西北核技术研究所被授权《高帧频高灵敏度光纤传输式EMCCD摄像系统》专利。整体而言,我国对电子倍增CCD的研究起步较晚,对电子倍增CCD的研究还停留在理论分析和整机研制阶段,与欧美发达国家相比还存在较大的差距。在大部分情况下,电子倍增CCD器件和成像镜头配合使用以获得被测对象的图像。但在微光条件下,当被测对象的信号较弱并且有效面积较小时,由于器件本身的噪声和镜头成像误差的影响经常会带入较大的噪声,使得电子倍增CCD成像系统获取图像的信噪比下降,图像分辨率也受到较大影响。为了设计有效的滤波器抑制噪声,减轻噪声对图像复原的影响,需要设计有效噪声参数估计算法对图像中的噪声参数进行准确和快速的估计。传统的参数估计有很多种,常用的方法是矩估计法和极大似然估计法。南京理工大学有人对此进行研究,在《Parameter Estimation of Noise Distribution Model ofElectron Multiplying CCD Based on the Moment Estimation))一文中,建立了电子倍增CCD的噪声分布模型,用矩估计法对噪声参数进行估计。极大似然估计算法有较强的优势,它能实现联合参量数值大小和正负性的双重估计,而且趋于真值的收敛速度快。根据电子倍增CCD的噪声来源及其统计特性,电子倍增CCD输出图片的噪声分布模型为混合泊松-高斯噪声分布模型,用传统极大似然估计法对混合泊松-高斯分布模型进行参数估计时,存在极大似然函数难以求解的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电子倍增CCD噪声模型的参数估计方法。实现本专利技术目的的技术解决方案为一种电子倍增CCD噪声模型的参数估计方法,步骤如下第一步,参数初始化设置,把电子倍增CCD的噪声分布模型进行初始化设置,噪声分布模型为混合泊松-高斯分布模型,混合泊松-高斯分布模型进行初始化设置就是拟作混合高斯分布模型进行处理,即令本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种电子倍增CCD噪声模型的参数估计方法,其特征在于步骤如下:?第一步,参数初始化设置,把电子倍增CCD的噪声分布模型进行初始化设置,噪声分布模型为混合泊松?高斯分布模型,混合泊松?高斯分布模型进行初始化设置就是拟作混合高斯分布模型进行处理,即令l=m?1,μ1=F2G2μ,μm=l,则混合泊松?高斯分布模型用下式表示:?其中:?fm为第m个高斯分量的概率密度函数,μm、分别为第m个高斯元的均值、方差,其中,εm为加权系数,满足第二步,极大似然化得到参数估计值,求得样本值来自第m个高斯源的后验概率密度,即求潜在数据znm,将其代入对数函数求偏导,求出μm、和εm的参数估计值后,用方程求根的方法可求出εm对应的μ解,将求得的m个μ解取平均即为参数μ的最终估计值,σ2的参数估计值如下式所示:?由此得到泊松噪声μ和高斯噪声σ2的最终迭代估计值;?第三步,判断步,依据循环终止条件,判断是否满足终止条件,若满足则迭代停止,若不满足则把迭代值设为初始值,重新迭代计算,其中循环终止条件依据式如下式所示,若迭代估计值满足终止条件,则终止迭代:?其中,表示第i次参数估计向量的第j个元素,R为预先设定的估计改善上限;R的确定方法是:观察每组R下参数估计值随迭代次数增加的收敛?情况,选择收敛速度较快且估计精度较高的R值。?FDA00002656733600011.jpg,FDA00002656733600012.jpg,FDA00002656733600013.jpg,FDA00002656733600014.jpg,FDA00002656733600015.jpg,FDA00002656733600016.jpg,FDA00002656733600017.jpg,FDA00002656733600018.jpg,FDA00002656733600019.jpg...

【技术特征摘要】
1.一种电子倍增CCD噪声模型的参数估计方法,其特征在于步骤如下: 第一步,参数初始化设置,把电子倍增CCD的噪声分布模型进行初始化设置,噪声分布模型为混合泊松-高斯分布模型,混合泊松-高斯分布模型进行初始化设置就是拟作混合m-Λ高斯分布模型进行处理,即令I = m-l, μ 1 = F2G2 μ,2.根据权利要求1所述的电子倍增CCD噪声模型的参数估计方法,其特征在于:第一步中,进行参数估计的图片...

【专利技术属性】
技术研发人员:张闻文邹盼陈钱顾国华何伟基钱惟贤隋修宝屈惠明路东明于雪莲王利平王庆宝张毅
申请(专利权)人:南京理工大学
类型:发明
国别省市:

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