[发明专利]一种医药检测的高光谱双模成像系统及方法

权利要求书

1.一种医药检测的高光谱双模成像系统，其特征在于，包括第一光源、第二光源、高光谱相机、样品台、滑行组件、平面反射镜、匀光面板和控制装置，所述第一光源、匀光面板和高光谱相机从左至右依次设置，且三者的中心点在一条直线上，所述第一光源、匀光面板均位于样品台的左侧，所述高光谱相机位于样品台的右侧，所述第一光源、匀光面板和高光谱相机组成透射成像装置，所述平面反射镜和第二光源均按预设角度设置于样品台的上方，所述第二光源、平面反射镜和高光谱相机组成反射成像装置，所述高光谱相机可滑行地安装于滑行组件上，所述高光谱相机与控制装置连接，所述高光谱相机上设置有压缩感知模块，所述压缩感知模块采用预设的正则化正交匹配追踪重构算法，实现图像的压缩重构。

2.根据权利要求1所述的医药检测的高光谱双模成像系统，其特征在于，所述正则化正交匹配追踪重构算法的输入和输出分别为：

所述输入：(1)观测矩阵Y，即原始信号经过测量矩阵编码后的观测值；

(2)M×N的传感矩阵A＝ΦΨ，其中Φ为测量矩阵，大小为M×N，Ψ为稀疏矩阵，大小为N×N，M、N均为正整数；

(3)信号稀疏度K，决定最终重构图像的质量效果；

所述输出：重构的稀疏图像

(1)稀疏估计值

(2)N×1维残差y表示观测向量，A_W表示按照第W次迭代得出的索引集合选出的传感矩阵A的列集合，表示第W次迭代得出的稀疏估计值；W表示迭代次数的阈值，数值上W＝K；

所述正则化正交匹配追踪重构算法的具体过程如下：

1)初始化r₀＝y，t＝1；其中r₀表示初始化残差，并令其等于观测向量y，观测向量y是观测矩阵Y的列向量；Index-set₀表示初始化索引集合，初始值为空集；A₀表示按照索引集合Index-set₀选出的传感矩阵A的列集合，初始值为空集，t表示迭代次数；

2)最大子集筛选：计算u＝abs[A^Tr_t-1]，1≤t≤N，选择u中W个最大值或所有非零值，A^T为传感矩阵A的转置矩阵，将从u中选择的所有值对应的A的列序号j构成列序列集合J，abs[·]表示求模值，r_t-1表示第t-1次迭代的残差值；

3)最大子集正则化：在列序列集合J中寻找子集J₀，满足该列序列集合J中任意一个元素的绝对值不大于剩余任何一个元素的绝对值，并选择所有满足要求的J₀中具有最大能量的J₀；

4)对于j∈J₀，令Index-set_t＝Index-set_t-1∪J₀，A_t＝A_t-1∪a_j，a_j表示传感矩阵A的第j列，Index-set_t表示第t次迭代的索引集合，Index-set_t-1表示第t-1次迭代的索引集合，A_t表示按照索引集合Index-set_t选出的传感矩阵A的列集合，A_t-1表示按照索引集合Index-set_t-1选出的传感矩阵A的列集合；

5)求y＝A_tθ_t的最小二乘解：其中，θ_t表示图像列信号的第t次迭代的稀疏列向量，表示θ_t的稀疏估计值，argmin||·||表示使表达式值最小时θ_t的值，为A_t的转置矩阵；

6)更新残差

7)令t迭代递增加1，如果t≤W则返回步骤2)，如果t＞W或||Index-set_t||₀≥2W或残差r_t＝0则停止迭代进入步骤8)，||Index-set_t||₀表示第t次迭代的索引集合的元素个数；

8)最后一次迭代所得即为重构所得的值；

9)得到后，利用稀疏矩阵可得重构稀疏图像Ψ表示稀疏矩阵，稀疏矩阵是根据编码器件得到的固定值。