[发明专利]空频谱多维联合调制的成像加速方法和装置

说明书

本申请提出一种空频谱多维联合调制的成像加速方法和装置，其中，方法包括：对目标场景进行谱域调制、空域调制和频域调制；使用传感器在单曝光时间内耦合采集谱域调制、空域调制和频域调制下的单张图像；通过解耦算法对单张图像进行反解，得到多帧场景图像。由此，达到加速成像的效果，进而能够有效提升传感器成像速度，提高拍摄视频的帧频，并同时具有鲁棒、精确、高效的优点。

技术领域

本申请涉及计算摄像学技术领域，尤其涉及一种空频谱多维联合调制的成像加速方法和装置。

背景技术

在计算机视觉和计算摄像学等领域中，加速成像方法的研究一直是着重要的研究内容。

现在科技发展迅速，产品迭代速度越来越快，在图像领域以及其他视觉方向中对于高速成像的技术要求越来越来，提出了更高的对于视频拍摄帧频的要求，期望能够实现更高帧率场景的输出。不管在图像研究领域还是在与图像相关的科技领域中，高速成像都有很广泛且重要的应用。比如在图像研究领域中，微观角度观察生物组织的变化，微观裂纹的形成与扩展，等离子体的变化以及宏观领域中火箭燃料的发射等等各种科学研究中，都会利用到高速成像的技术。在与图像相关的科技领域中，高速成像也有广泛的应用，如体育比赛中常用的“鹰眼”技术，可以以回放的方式观察高速运动中的物体或运动；各家科技公司都会扩展其摄像头成像的功能，实现更高帧率视频的输出等等。高速成像技术已经应用于安防、体育以及科研领域的各个方面，用于拍摄这些高速过程的相机称为高速摄像机。

高速摄像机能够记录下以高速运动的物体的瞬态运动过程，通过各种模拟或者数字系统将光场转换成电信号存储在存储设备中，供以后的进一步处理使用。常用的图像传感器包括电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)。电荷耦合器件与互补金属氧化物半导体目前都是主流的图像传感器，两者的区别在于CCD传感器存储的电荷信息在时序电路控制下一位接着一位的传递再存储下来，而COMS传感器可以通过X-Y寻址，从而读出记录下的电荷并且存储下来。在高速成像技术中，由于CMOS传感器光电转换速度大于CCD，因此大多传感器使用CMOS传感器。

目前高速相机很多由欧美国家和日本等国生产和研发，国内对高速相机的研发相对比较落后，因此在应用高速成像等技术领域，往往需要通过进口来使用高速成像的技术。因此为了降低使用高速成像技术的成本，使高速成像技术更好的应用于国内市场以及科研领域，我们有必要积极开展在高速相机领域的研究，从而推动高速成像技术领域的进步。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请的一个目的在于提出一种空频谱多维联合调制的成像加速方法，利用多光谱通道的延时，压缩感知和二值调制器件的快速调制这三重加速手段，在传感器单曝光时间内对快速动态场景进行时-频-空三重调制，并使用算法从单张拍摄图像中重建多帧动态场景图像，从而实现从一张拍摄图像重建多帧场景图像，达到加速成像的效果，该方法能够有效提升传感器成像速度，提高拍摄视频的帧频，并同时具有鲁棒、精确、高效的优点。

本申请的另一个目的在于提出一种空频谱多维联合调制的成像加速装置。

本申请一方面实施例提出了一种空频谱多维联合调制的成像加速方法，包括：

对目标场景进行谱域调制、空域调制和频域调制；

使用传感器在单曝光时间内耦合采集谱域调制、空域调制和频域调制下的单张图像；

通过解耦算法对单张图像进行反解，得到多帧场景图像。

本申请另一方面实施例提出了一种空频谱多维联合调制的成像加速装置，包括：

第一调制模块，用于对目标场景进行谱域调制；

第二调制模块，用于对目标场景进行空域调制和频域调制；