[发明专利]基于随机循环矩阵的彩色单像素成像方法及系统

摘要

本发明公开了一种基于随机循环矩阵的彩色单像素成像方法及系统，所述成像系统包括在Discovery 4100开发板上加装的DDR2 SDRAM，板载FPGA，空间调制器、信号采集与处理模块、信号恢复与重构模块和透镜及分光镜组成的光路。本发明利用测量矩阵控制空间调制器从而对光信号进行编码，采用“边采样，边压缩”的方式处理数据，并结合分光镜分解速率快实时性好的优点，形成了一套彩色单像素成像系统，解决了传统成像设备中海量数据给信号的传递与存储带来的难题，利用分块自适应步长梯度投影恢复算法将图像品质得以大幅提升，其分辨率可达256*256。

主权项

1.一种基于随机循环矩阵的彩色单像素成像方法，其特征在于具有以下步骤：/nS1、将分辨率为N1×N1的目标恢复图像分解为若干个N3×N3的小块，对于每一个小块采用相同的测量矩阵进行压缩感知测量；/nS2、设计并在计算机中生成空间调制器需要的测量矩阵，测量矩阵的维数为M×N2，N2＝N3×N3，使之能够对光信号进行编码；/nS3、测量矩阵通过FPGA发送到DDR2 SDRAM中；/nS4、FPGA从DDR2 SDRAM读取测量矩阵的一行的N2个元素值，然后把这N2个元素值转化为一个N3×N3维矩阵，并将其投影在空间调制器上；/nS5、空间调制器投影出图像后，在设计好的光路中由FPGA接收经放大滤波、A/D转换后的硅光电二极管产生的电信号，并将其储存在DDR2 SDRAM中；/nS6、重复步骤S4～步骤S5，M-1次；/nS7、FPGA将储存在DDR2 SDRAM中的经放大滤波、A/D转换后的硅光电二极管产生的电信号发送给计算机，利用分块自适应步长梯度投影恢复算法对每个小块图像进行重建，再按分解的顺序排列组合，最终形成新的重建图像；/n所述步骤S2的具体步骤如下：/nS2.1、目标恢复图像的分辨率为N1×N1，而每个小块的分辨为N3×N3，测量次数为M，则将测量矩阵设为A，测量矩阵A的大小为M×N2，N2＝N3×N3；/n利用测量矩阵类型生成N2个元素组成的倒序序列S