[发明专利]一种掩膜板相机的掩膜板

说明书

本发明公开了一种掩膜板相机的掩膜板。二维掩膜板为两个一维序列的积，每个一维序列均由近完美序列组成；具体地，掩膜板由两个一维序列生成，根据所需的掩膜板长度，每个一维序列都由一个或多个完整的近完美序列组成，两个一维序列分别作为列向量、行向量相乘得到所需的二维掩膜板矩阵。本发明提高了掩膜板相机的成像质量与图像信噪比，实现掩膜板相机高质量成像，拓展了编码成像编码阵列的设计方式，为掩膜板相机高质量成像奠定基础。

技术领域

本发明属于数字成像技术领域，涉及掩膜板相机成像质量、信噪比提升工作，具体涉及一种掩膜板相机的掩膜板。

技术背景

传统相机由于存在复杂的镜头，导致整个相机体积庞大，这便限制了相机的应用。例如，在航天遥感成像中通常要求相机要有较小的质量，在生物医学成像(医疗胃镜等)中常常要求相机有较小的体积，在这些情况下传统相机便无能为力。因此，如何实现超薄无透镜成像是光学成像领域的一个重要研究方向。掩膜板相机由掩膜板和光电传感器阵列组成，是一种新型超薄无透镜相机。其厚度只有几个毫米。因此，掩膜板相机在科学探索、航天遥感、监视侦察和生物医学成像等领域中具有重大研究价值和重要的科学意义。

在掩膜板相机中，掩膜板常由伪随机序列生成，传统的掩膜板由mls序列(最大长度序列)或mura阵列(修正均匀冗余阵列)生成，对于mls序列，其自相关除零位移处外具有均匀的噪声，导致图像复原质量、信噪比下降；对于mura掩膜板，其衍射严重且多项叠加成像模型误差较大。因此，针对掩膜板相机的掩膜板设计仍有改进空间。

掩膜板相机研究涉及的文献有许晓锋.光学压缩编码成像及其复原算法研究[D].西安电子科技大学,2011；邵晓鹏,钟宬,杜娟,饶存存.多值压缩编码孔径超分辨率成像方法[J],光电子.激光,2012,23(06):1189-1195；DeWeert M J,Farm B P.Lensless coded-aperture imaging with separable Doubly-Toeplitz masks[J].Optical Engineering,2015,54(2):023102；Asif M S,Ayremlou A,Sankaranarayanan A,et al.Flatcam:Thin,lensless cameras using coded aperture and computation[J].IEEE Transactions onComputational Imaging,2017,3(3):384-397.

上述文献中许晓锋设计最优化迭代复原算法，实现图像的超分辨率重建；DeWeert等人提出了可分离掩膜编码，降低了运算复杂度；Asif等人设计了条纹标定方法，提高了编码矩阵的准确度。这些研究分别从图像复原算法、复原计算量、标定方法方面改善了系统成像质量，但未在掩膜板所用编码序列设计方面提出改进。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种掩膜板相机的掩膜板，丰富了掩膜板相机掩膜板的种类。相比传统掩膜板，本发明能够提高掩膜板相机成像质量与成像信噪比，为掩膜板相机高质量成像奠定基础。

为实现掩膜板相机高质量成像，设计了一种新型近完美掩膜板。

所述二维掩膜板为两个一维序列的积，每个一维序列均由近完美序列组成。

所述掩膜板由两个一维序列生成，根据所需的掩膜板长度，每个一维序列都由一个或多个完整的近完美序列组成，两个一维序列分别作为列向量、行向量相乘得到所需的二维掩膜板矩阵，掩膜板矩阵中的二值数字分别表示透光与不透光。

所述的掩膜板的近完美序列如下获得：

建立一个长度为n的近完美序列，近完美序列的周期自相关函数如下：