[发明专利]一种并行压缩感知成像系统的感兴趣目标提取方法

说明书

本发明公开了一种并行压缩感知成像系统的感兴趣目标提取方法，包括步骤：对目标场景进行概略观测；根据概略观测结果选取感兴趣目标区域；对所述感兴趣目标区域进行细致观测。本发明公开的一种并行压缩感知成像系统的感兴趣目标提取方法通过首先对视场内目标场景进行概略成像，然后根据选取的感兴趣区域位置及大小，完成对感兴趣区域的高分辨率成像，降低了系统的硬件需求和数据存储和传输的压力。

技术领域

本发明涉及航天光学遥感计算成像技术领域，特别涉及一种并行压缩感知成像系统的感兴趣目标提取方法。

背景技术

随着环境监测、军事侦察等应用领域的发展，对空间光学遥感器的成像幅宽、空间分辨率等指标要求越来越高，而成像幅宽和分辨率指标相互矛盾，难以同时提高。目前卫星载荷上通常采用低分辨率、中分辨率和高分辨率相机组合的方式来同时实现宽画幅成像和高分辨率成像。通过低分辨率相机观测地形全貌，提取出感兴趣区域后通过高分辨率相机进行高分成像。这种方式增加了系统的复杂性，体积、质量、功耗、成本等都会增加，目前亟需一种光学成像系统同时实现上述功能。

由Donoho和Candes等人提出的压缩感知理论为成像模式带来了新的解决方案，突破了传统成像过程目标景物与探测器的一一对应关系，使信息采样过程不再受到Nyquist采样定理的限制。基于压缩感知理论，国内外许多学者提出了多种编码形式的压缩感知成像系统，其中以Rice大学的Duarte M F提出的单像素相机最为典型。该系统采用DMD阵列作为编码器件，以点探测器作为图像信息采集设备，降低了系统的复杂度及成本。但在大规模成像场合，其编码感知时间较长，且大规模图像对算法恢复也带来了较大的时间成本。基于上述考虑，欧阳瑶提出了一种并行压缩感知成像系统，以面阵探测器替代点探测器，通过对图像的分块并行处理减少了编码次数，同时降低了恢复算法的耗时。

在并行压缩感知成像系统中，有两个重要的参数与系统性能密切相关，分别为分块数M和观测压缩比D。分块数M越大，编码观测次数越少，算法恢复时间也得到缩减，系统实时性提高。但M越大，则对应所需系统的探测器像元规模越大，同时由于分块数的增多，破坏图像的稀疏特性，使相同观测压缩比D时图像恢复质量下降。观测压缩比D与系统采集的数据总量成正比，观测压缩比D越大，则采集图像信息越多，对图像恢复有利，因此恢复图像质量越高。另一方面，D越大，系统的总数据量越大，加重了系统的数据存储及传输的负担。

因此将该系统应用于空间遥感成像时，若要实现高分辨率的成像，则需要的编码观测时间和图像算法恢复时间的代价都较高。若要实现宽画幅成像，则由于分块并行处理会导致成像质量下降。因此需要提供一个优化成像控制策略。实际遥感系统对地外行星或卫星观测时，画幅内的大部分图像是无用的，通常只关心存在明显特征的感兴趣目标区域。因此应用该系统完成对大范围场景的扫描，提取感兴趣的目标区域，进而对感兴趣目标区域高分辨率成像具有重要应用价值。

发明内容

本发明旨在克服现有技术存在的缺陷，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种并行压缩感知成像系统的感兴趣目标提取方法，包括步骤：

对目标场景进行概略观测；

根据概略观测结果选取感兴趣目标区域；

对所述感兴趣目标区域进行细致观测。

在一些实施例中，所述并行压缩感知成像系统的感兴趣目标提取方法还包括：在步骤：对目标场景进行概略观测后，对概略观测后的数据进行采集并将该数据下传到地面站，由地面站完成图像的算法恢复及显示。

在一些实施例中，所述并行压缩感知成像系统的感兴趣目标提取方法还包括：在步骤对所述感兴趣目标区域进行细致观测后，对细致观测后的数据进行采集并将该数据下传到地面站，由地面站完成图像的数据整合及显示。