基于壓縮感知的光譜成像研究.pdf

1、光譜成像技術(shù)是攝影術(shù)和光譜學(xué)有機結(jié)合的產(chǎn)物，不僅具有圖像分辨能力，還具有光譜分辨能力，可以實現(xiàn)對目標物體的定性、定量和定位分析，因此在環(huán)境遙感、軍事目標識別、工業(yè)監(jiān)測、生物醫(yī)學(xué)成像等眾多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。光譜成像過程得到的是一個向量的二維空間陣列，每一個向量即表示對應(yīng)空間位置處的光譜信息。更加豐富的信息使得光譜圖像數(shù)據(jù)量龐大，處理、存儲和傳輸變得異常困難，因此尋求有效的壓縮采樣方法具有重要意義。
　　近些年興起的壓縮感知(Com

2、pressive Sensing，CS)理論將壓縮和采樣結(jié)合，可以更加高效地獲取目標信息。本文將壓縮感知應(yīng)用于多光譜成像領(lǐng)域，以解決光譜成像數(shù)據(jù)量過大的問題，與傳統(tǒng)成像截然不同的感知模式使成像系統(tǒng)同時還具有結(jié)構(gòu)簡單、抗噪性強、無需機械掃描等優(yōu)點。
　　本文首先介紹了光譜成像現(xiàn)狀和壓縮感知基本原理，在實驗室平臺搭建了基于壓縮感知的光譜成像系統(tǒng)，使用透射式液晶光閥實現(xiàn)線性投影，線列探測器收集調(diào)制后的光譜信號，借助壓縮感知重構(gòu)算法得到了

3、目標物體的超光譜圖像。討論了影響圖像重構(gòu)質(zhì)量的幾個因素，指出壓縮感知的寬場照明單點采集的模式和迭代優(yōu)化算法使得同一幅圖像的不同區(qū)域存在相互影響。然后將此成像方案成功地應(yīng)用于熒光顯微成像，通過強度歸一化的方法解決了成像過程中遇到的熒光衰減問題。基于光譜數(shù)據(jù)的可壓縮性，本文提出一種包含光譜維編碼的圖像重構(gòu)方案，空間調(diào)制后的信號經(jīng)色散元件展開，由第二個空間光調(diào)制器對不同譜帶的信號進行隨機調(diào)制，實現(xiàn)空間維和光譜維的同時壓縮編碼。對這種方法進行了