[发明专利]一种基于侧抑制网络的单像素成像方法

说明书

本发明公开的一种基于侧抑制网络的单像素成像方法，属于光电成像技术领域。本发明实现方法为：初始化侧抑制网络参数，并将传统单像素成像方法所用的预置散斑图集与侧抑制网络进行卷积，生成经侧抑制网络优化的散斑图集；控制空间光调制器产生经优化后的散斑图集，并依次记录对应探测结果；通过单像素图像重建，利用探测结果进行图像重建；利用预设评价指标对重建图像评价，若不满足要求则修改侧抑制网络参数，循环上述过程，直至满足要求后，保存最后一次循环的侧抑制网络参数并输出对应的高质量、低噪声重建图像。本发明能够将侧抑制网络与单像素成像结合，有效降低单像素成像图像噪声并提高成像质量。

技术领域

本发明涉及一种单像素成像方法，尤其涉及一种基于侧抑制网络的单像素成像方法，属于光电成像技术领域。

背景技术

单像素成像技术，是近几年来新兴的一种间接光电成像技术。相比于传统直接光电成像技术，经典单像素成像技术仅利用无空间分辨率的单点探测器即可实现二维甚至多维图像信息重建。该技术具有结构简单、价格低廉、探测灵敏度高等特点，其典型成像方式是利用空间光调制装置以及单点探测器完成多组测量，利用压缩感知技术或在空间光调制装置上加载特定离散变换(如：傅里叶变换/哈达玛变换/小波变换)的图案获取相应变换系数的方式重建出高质量的图像。该技术在二维和三维成像、多光谱成像、高光谱成像、太赫兹成像、遥感等领域具有广泛的应用潜力。

目前，学者对单像素成像技术的研究主要集中在如何提高成像分辨率和成像速率上，缺乏对于实际应用时由于自然条件或者人为干扰的恶劣成像环境下，如何降低单像素成像结果噪声、提高成像质量方法的探讨。

发明内容

为了解决现有单像素成像方法在恶劣成像环境下成像质量低的问题，本发明的目的是提供一种基于侧抑制网络的单像素成像方法，该方法能够有效降低成像噪声，提高恶劣成像环境下的成像质量。

所述恶劣成像环境指由于自然条件或者人为干扰导致的恶劣成像环境。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的一种基于侧抑制网络的单像素成像方法，初始化侧抑制网络参数，并将传统单像素成像方法所用的预置散斑图集与侧抑制网络进行卷积，生成经侧抑制网络优化的散斑图集。控制空间光调制器产生经优化后的散斑图集，并依次记录对应探测结果。通过单像素图像重建，利用探测结果进行图像重建。利用预设评价指标对重建图像评价，若不满足要求则修改侧抑制网络参数，循环上述过程，直至满足要求后，保存最后一次循环的侧抑制网络参数并输出对应的高质量、低噪声重建图像。本发明能够将侧抑制网络与单像素成像结合，有效降低单像素成像图像噪声并提高成像质量。

本发明公开的一种基于侧抑制网络的单像素成像方法，包括如下步骤：

步骤一、配置侧抑制网络初始化参数，即设置侧抑制网络的抑制野F，以及抑制系数K，权重矩阵E，得到侧抑制网络R。

侧抑制网络模型R为：

其中，r_ij为侧抑制网络R(i,j)中位置的参数值，e_ij为权重矩阵E中(i,j)位置的参数值，K_mn是抑制系数矩阵K中(m,n)位置的参数值，e_i+m,j+n是权重矩阵E中(i+m，j+n)位置的参数值。

作为优选，步骤一中抑制系数K的维数根据图像维数而定。

步骤二、将预置散斑图集与侧抑制网络R进行卷积运算，生成经侧抑制网络优化的散斑图集。

步骤二所述的预置散斑图集为传统单像素成像方法所用的散斑图集。

步骤三、控制空间光调制器产生步骤二侧抑制网络优化的散斑场，在探测臂的单点探测器上获取经目标表面反射或透射调制过的总光强信息，进行M次数据信息记录。