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文檔簡介
1、壓縮傳感理論是一種新穎的信號采集與處理的理論,該理論指出:對于稀疏或可壓縮的信號,可以采取比Nyquist低得多的采樣頻率進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣,通過使用恰當(dāng)?shù)幕謴?fù)算法仍能準(zhǔn)確的重構(gòu)原始信號。壓縮傳感理論一經(jīng)提出,就受到高度關(guān)注,經(jīng)過這些年的發(fā)展,其應(yīng)用范圍已涵蓋了信號處理的諸多領(lǐng)域,特別是成像領(lǐng)域。
壓縮成像由編碼(傳感)和解碼(重構(gòu))兩階段構(gòu)成,其主要思想是通過有效欠采樣測量加上計算方法抽取高質(zhì)量圖像。其中較為典型的是Rice大學(xué)開
2、發(fā)的單像素相機,但是該相機的缺點是每次曝光只能獲得一個測量值。壓縮編碼孔徑成像可以在單次曝光的情況下獲得所有測量值。壓縮編碼孔徑成像通過在壓縮成像的光學(xué)系統(tǒng)中增加一個編碼孔徑,引入比一個針孔孔徑更復(fù)雜的點擴(kuò)散函數(shù),以提高輸入光信號打擊在檢測器上的信息量,在不犧牲分辨率的情況下對圖像進(jìn)行編碼測量;重建階段借助壓縮傳感重建算法從編碼測量值中高質(zhì)量地恢復(fù)原始圖像,實現(xiàn)壓縮圖像的重建。實驗表明,在相同大小和分辨率的條件下,壓縮編碼孔徑成像的方法
3、對光的利用率大大提高,且利用編碼孔徑掩膜的隨機調(diào)制特性能夠記錄下更多的信息,從而重建出更高質(zhì)量的圖像,同時對噪聲也有較好的魯棒性。
借助在灰度圖像的壓縮重建與超分辨率成像上工作,本論文將壓縮編碼孔徑成像擴(kuò)展到彩色成像領(lǐng)域,重點圍繞壓縮編碼孔徑彩色成像的理論、重建算法以及光學(xué)成像系統(tǒng)等若干問題展開研究。
本文的主要工作和創(chuàng)新點總結(jié)如下:
(1)回顧了壓縮傳感的基本研究內(nèi)容,以及傳統(tǒng)針孔相機成像和編碼孔徑成像的
4、相關(guān)知識。在此基礎(chǔ)上,分析了壓縮編碼孔徑成像引入的主要目的,并從測量矩陣結(jié)構(gòu)和成像系統(tǒng)角度研究了壓縮編碼孔徑成像(CCAI)方法。實驗采用了分塊壓縮傳感方法,在標(biāo)準(zhǔn)灰度測試圖像上比較了不同采樣率下,有無編碼孔徑對成像質(zhì)量和對噪聲魯棒性的影響,驗證了壓縮編碼孔徑成像方法的有效性;
(2)將壓縮編碼孔徑成像拓展到彩色成像領(lǐng)域,給出了基于RGB三通道的壓縮編碼孔徑彩色成像系統(tǒng)(CCACI)。該彩色成像系統(tǒng)使用不同的編碼孔徑,對彩色圖
5、像的RGB三通道分別進(jìn)行壓縮測量與重構(gòu),然后合成最終的彩色圖像。在標(biāo)準(zhǔn)彩色圖像上,通過比較不同采樣率下的重構(gòu)結(jié)果質(zhì)量和魯棒性,驗證了基于RGB三通道的壓縮編碼孔徑彩色成像方法的有效性;
(3)由于彩色圖像的RGB三通道之間的相關(guān)性很高,充分利用彩色三通道之間的相關(guān)性,給出了一種基于彩色通道相關(guān)性的壓縮編碼孔徑彩色成像方法(CCCACI),將彩色圖像的通道相關(guān)性考慮到成像中,使用一個編碼孔徑,通過單次曝光同時獲得彩色RGB三通道
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