[发明专利]一种采用压缩感知的数字全息图编码传输方法

说明书

本发明公布了一种采用压缩感知的数字全息图编码传输方法，基于压缩感知对数字全息图进行压缩、传输和解码，在小波域通过整体变分方法针对性地重构数字全息图，提高再现图像的质量。具体使用变化密度采样矩阵以低于奈奎斯特定律的采样率对数字全息图进行降采样，以达到减少后续编码传输的数据量的目的；再通过霍夫曼无损编码方法进一步对采样数据进行压缩并编码；迭代重构为多级分块迭代重构方法。本发明相比一般测量矩阵减少测量值的方法，进一步提高压缩率，降低发送端的运算量与系统复杂度；提高再现图像的质量；解压缩后重构了数字全息图，可以应用空间光调制器等光学系统进行三维立体显示。

技术领域

本发明属于数字图像处理领域，涉及一种采用压缩感知的数字全息图编码传输方法，具体涉及彩色数字全息图的制作与再现、压缩感知技术变化密度采样及整体变分重构等相关方法。

背景技术

2006年，Candès等人在文献一“Emmanuel J.Candès，Justin Romberg andTerence Tao，“Robust uncertainty principles：Exact signal reconstruction fromhighly incomplete frequency information，”IEEE Transactions on InformationTheory，Vol.52，No.2，pp.489-509，2006.”中第一次提出压缩感知技术，提出了压缩感知理论的雏形及可能的应用，并提出了针对高度欠采样数据通过非线性估计进行高精度重构的方法。

全息图记录了三维物体的振幅与相位信息，数据量非常庞大，为了进行编码传输必须进行压缩处理。将压缩感知技术应用于数字全息图的压缩传输中，需要研究的主要问题是如何提高压缩过程的压缩率与提高再现图像的质量。文献二“Y.Rivenson，A.Stem，andB.Javidi，“Compressive Fresnel Holography，”J.Display Technol.Vol.6，No.10，pp.506-509，2010”记载了一种解决方法：以低采样率矩阵对数字全息图进行降采样，使用较少的采样数据通过小波稀疏基下的整体变分最小化方法直接获得全息图的再现图像。但这种方法存在的问题是没有进行数字全息图的重构，不能用于光学立体显示系统进行物体三维立体显示。文献三“李科，李军.基于压缩传感的全息图压缩研究[J].华南师范大学学报：自然科学版，2013，44(4)：61-65.”和文献四“王玉萍，陈宝深，蓝建辉，等.基于压缩感知的数字全息成像技术[J].电子世界，2013，第7期(7)：37-38.”均记载了在压缩感知技术结构下重构数字全息图的压缩方法，该方法使用测量矩阵获取部分测量值以达到压缩目的，但其存在的问题是：测量矩阵对全息图进行测量需要大量矩阵运算，系统运算复杂度高，同时，测量值为浮点数，带来额外的储存与传输数据量，降低数据压缩率。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种采用压缩感知的数字全息图编码传输方法，基于压缩感知针对数字全息图进行压缩传输，以达到高压缩率与信息低损失的目的。

本发明中，约定如下术语：

压缩感知：Compressive sensing；数字全息图：Digital hologram。