一種視頻壓縮采集系統(tǒng)及其采集方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種視頻壓縮采集系統(tǒng)及其采集方法。視頻壓縮采集系統(tǒng)將景物通過物鏡成像于無源光信號調(diào)制器件的調(diào)制面，高精度位移裝置使無源光信號調(diào)制器件產(chǎn)生精密位移及連續(xù)變換的調(diào)制效應(yīng)，景物的視頻信號經(jīng)無源光信號調(diào)制器件的變換調(diào)制，再由面陣探測器完成積分和采集，經(jīng)面陣探測器采集的壓縮圖像信號可重建并獲得景物的原始視頻信號。本發(fā)明提供的視頻壓縮采集方法，通過光學(xué)壓縮手段直接實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的并行壓縮和采集，繼而高保真的重建原始視頻數(shù)據(jù)。該方法能大比率壓縮視頻數(shù)據(jù)采集量，減輕視頻采集的數(shù)據(jù)管理負(fù)擔(dān)，尤其適用于高分辨率高幀頻視頻信號的采集。
【專利說明】一種視頻壓縮采集系統(tǒng)及其采集方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種視頻壓縮成像裝置及其視頻壓縮采集方法，特別涉及一種視頻壓縮采集系統(tǒng)及其視頻壓縮采集的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]遙感成像、機(jī)器視覺、生物成像等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展對高幀頻高分辨率圖像連續(xù)采集技術(shù)提出了新的要求。在過往十年中，隨著探測器性能和圖像采集技術(shù)的不斷提升，數(shù)字相機(jī)單幅圖像的像素數(shù)由“兆”(百萬)量級邁入“吉”(十億)量級，圖像幀頻由每秒百幀突破每秒千幀達(dá)到每秒萬幀，這使大陣列圖像的高頻采集所獲視頻的數(shù)據(jù)率達(dá)到每秒“艾”(百億)像素的量級。如此高的數(shù)據(jù)率給系統(tǒng)帶寬和存儲容量等數(shù)據(jù)管理資源帶來極大負(fù)擔(dān)，高帶寬的數(shù)據(jù)輸出和存儲又增大了成像系統(tǒng)所需耗費的電功率，這使高分辨率高幀率的視頻采集技術(shù)難以被應(yīng)用于資源受限的平臺，其實際應(yīng)用能力受到了限制。
[0003]為克服大數(shù)據(jù)率成像的數(shù)據(jù)管理問題，先前技術(shù)在數(shù)據(jù)傳輸和存儲兩端對其進(jìn)行壓縮和解壓縮，這在一定程度上減輕了數(shù)據(jù)管理資源面臨的巨大負(fù)擔(dān)。然而，額外的數(shù)據(jù)壓縮和數(shù)據(jù)解壓過程需通過特定的數(shù)據(jù)處理模塊予以實現(xiàn)，后者提高了系統(tǒng)設(shè)計和構(gòu)成的復(fù)雜度，增加了硬件開銷，此外，數(shù)據(jù)的壓縮和解壓進(jìn)一步增加了成像數(shù)據(jù)的處理耗時和功率開銷。
[0004]壓縮感知技術(shù)在過去十年得到了持續(xù)研究和廣泛關(guān)注。在本發(fā)明作出之 前， 文 獻(xiàn)“Single-Pixel Imaging via Compressive Sampling，，(IEEE SIGNALPROCESSING MAGAZINE, MARCH 2008,83-91, 2008)和“ Development of a DMD-basedCompressive Sampling Hyperspectral Imaging (CS-HSI) System，， (Proc.0f SPIE,7932，793201，2013)報道了將成像技術(shù)與壓縮感知技術(shù)融合，成功研制了種類繁多的壓縮成像系統(tǒng)。壓縮成像系統(tǒng)首先對景物的光學(xué)信息進(jìn)行一定的預(yù)處理，再將目標(biāo)信息投射至面陣、線陣直至點探測器上，成像信息經(jīng)空間維的壓縮后，探測器采集到的是關(guān)于景物原始信息的壓縮圖像，基于壓縮圖像利用最優(yōu)化算法可對目標(biāo)原始信息進(jìn)行重建。近年來，壓縮成像從最初的灰度成像拓展至彩色成像、光譜成像等方向，并已被成功應(yīng)用于偏振成像、層析成像等應(yīng)用領(lǐng)域。
[0005]中國發(fā)明專利“基于分離式二維壓縮感知理論的壓縮成像系統(tǒng)”(CN102821236A)，該成像系統(tǒng)采用順序結(jié)構(gòu)，將圖像通過聚焦透鏡成像于數(shù)字微鏡器件DMD，由構(gòu)造的隨機(jī)行測量矩陣控制DMD的微鏡角度對圖像的行信息進(jìn)行處理；將獲取的行信息通過微透鏡陣列聚焦于線陣CMOS圖像傳感器上，由構(gòu)造的隨機(jī)列測量矩陣控制CMOS傳感器像素讀取對圖像的列信息進(jìn)行處理，至此實現(xiàn)一次成像過程，通過一定次數(shù)的成像過程獲取圖像的壓縮信息，完成整個壓縮成像。所述方法的不足主要有兩點:一是其與現(xiàn)有眾多基于壓縮感知的壓縮成像方法一樣，實現(xiàn)了圖像信息在空間維的壓縮，但無法實現(xiàn)連續(xù)視頻圖像數(shù)據(jù)在時間維的壓縮，二是其選取了數(shù)字微鏡器件(DMD)實現(xiàn)圖像信息的預(yù)處理，這需要額外耗費巨大的電功率和信號帶寬。中國發(fā)明專利“基于壓縮感知的高光譜成像儀及成像方法”(CN101893552A)，成像儀包括透鏡組、色散元件、空間光調(diào)制器、線列探測器和外圍電路；被采集的線光源經(jīng)過色散元件在空間上分開形成由空間維和光譜維組成的面光源，該面光源通過空間光調(diào)制器調(diào)制后在空間維的方向上重新匯聚，形成由光譜維組成的線光源，由線列探測器完成采樣和量化；其成像方法是利用得到的高光譜壓縮觀測向量，通過分組及重構(gòu)，得到高光譜圖像。所述的方法實現(xiàn)了光譜數(shù)據(jù)立方體中一維空間信號和一維光譜信號的壓縮，使三維光譜數(shù)據(jù)立方體得以降維至一維采集，但僅實現(xiàn)了采集目標(biāo)的光譜圖像，無法對連續(xù)視頻信號在時間域的壓縮及采集。
[0006]現(xiàn)有的壓縮成像技術(shù)在成像過程中實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的并行壓縮，大幅減小了成像數(shù)據(jù)量，在機(jī)器視覺、生物成像等領(lǐng)域展現(xiàn)出一定的應(yīng)用能力。然而，現(xiàn)有壓縮成像技術(shù)具有如下幾處缺陷:1.當(dāng)前的壓縮成像技術(shù)主要被用以實現(xiàn)成像信息在空間域或頻域的壓縮，但尚未實現(xiàn)信息在時間維的壓縮，這使現(xiàn)有壓縮成像技術(shù)僅能用以采集離散圖像，無法實現(xiàn)連續(xù)視頻的獲取，難以滿足現(xiàn)有應(yīng)用亟需的高幀頻特別是超高幀頻的視頻采集需要；2.現(xiàn)有壓縮成像裝置借助于空間光調(diào)制器、數(shù)字微鏡器件等光電器件實現(xiàn)對景物光學(xué)信息的預(yù)處理，對上述面陣器件進(jìn)行的選址和顯示控制需要耗費大量控制信息，上述新增的控制數(shù)據(jù)開銷折損了壓縮成像技術(shù)本身對數(shù)據(jù)采集量的降低效用，當(dāng)器件面陣大、像素個數(shù)多時，上述折損效應(yīng)愈加明顯；3.現(xiàn)有壓縮裝置光電器件的驅(qū)動和顯示在較大程度上增加了系統(tǒng)的功率開銷，這使得現(xiàn)有壓縮成像技術(shù)的使用受限于功率有限的應(yīng)用平臺(如遙感平臺、野外工程車輛等)；4.當(dāng)采用現(xiàn)有壓縮成像技術(shù)對運動目標(biāo)進(jìn)行成像時，難以依據(jù)目標(biāo)的運動狀態(tài)開展有效的運動補(bǔ)償，所獲圖像具有運動模糊，這不利于空間目標(biāo)探測、產(chǎn)品流水在線監(jiān)測、生物瞬態(tài)現(xiàn)象等運動目標(biāo)的場景拍攝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的問題是針對現(xiàn)有壓縮成像技術(shù)存在的不足，提供一種視頻的壓縮米集系統(tǒng)。
[0008]實現(xiàn)本發(fā)明發(fā)明目的的技術(shù)方案是提供一種視頻壓縮采集系統(tǒng)，它包括物鏡、無源光信號調(diào)制器件、高精度位移裝置、位移裝置驅(qū)動器、聚焦鏡頭和面陣探測器；景物經(jīng)物鏡成像于無源光信號調(diào)制器件，無源光信號調(diào)制器件對景物的光信號進(jìn)行空間調(diào)制；面陣探測器的焦平面與無源光信號調(diào)制器件的調(diào)制平面，通過聚焦透鏡呈共軛成像關(guān)系，在面陣探測器的焦平面上采集得到經(jīng)調(diào)制的視頻圖像的壓縮積分圖像；所述的高精度位移裝置為微米級位移步長的直流步進(jìn)電機(jī)，所述的無源光信號調(diào)制器件為透射式或反射式的編碼掩摸板；所述的面陣探測器為灰度探測器。
[0009]本發(fā)明技術(shù)方案的一個優(yōu)選方案是:所述的面陣探測器為面陣CCD探測器或面陣CMOS探測器。所述的編碼掩摸板，其調(diào)制圖案為二元化的編碼矩陣或隨機(jī)矩陣。所述的高精度位移裝置其位移精度高于或等于探測器像元尺寸；高精度位移裝置的位移總長度大于或等于調(diào)制器件的調(diào)制單元尺寸與視頻采集壓縮率的乘積；高精度位移裝置完成單次位移的時間大于或等于采集視頻的幀間間隔與視頻采集壓縮率的乘積。
[0010]本發(fā)明技術(shù)方案還包括一種視頻壓縮采集方法，包括如下步驟:
(I)成像配準(zhǔn)步驟
將景物通過物鏡成像于無源光信號調(diào)制器件的調(diào)制單元陣列上，經(jīng)調(diào)制單元陣列調(diào)制的出射光由聚焦鏡頭聚焦至面陣探測器焦平面；
(2)一個數(shù)據(jù)采集周期內(nèi)的視頻壓縮采集步驟
無源光信號調(diào)制器件與位移裝置連接，驅(qū)動器控制位移裝置在小于或等于面陣探測器單次曝光采集幀數(shù)對應(yīng)的總時間間隔內(nèi)移動預(yù)設(shè)的距離，位移裝置每完成一次位移，無源光信號調(diào)制器件的調(diào)制圖案得以改變；
面陣探測器在預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)采集周期內(nèi)完成一次或若干次的曝光，在面陣探測器的曝光間隔內(nèi)，面陣探測器的焦平面上采集經(jīng)調(diào)制圖案調(diào)制的景物的視頻信號；每次曝光采集得到曝光時間內(nèi)相應(yīng)的調(diào)制圖像的積分壓縮圖像；
(3)一個數(shù)據(jù)采集周期內(nèi)的視頻重建步驟
基于一個數(shù)據(jù)采集周期內(nèi)得到的所有累積壓縮圖像，采用圖像識別算法，得到景物在對應(yīng)的這個數(shù)據(jù)采集周期內(nèi)具有的運動矢量；
采用最優(yōu)化算法，重建一個對應(yīng)數(shù)據(jù)采集周期內(nèi)景物的原始視頻圖像；
(4)數(shù)據(jù)采集周期內(nèi)步驟的重復(fù)
重復(fù)步驟(2 )和(3 )，直至完成所需視頻的壓縮采集與重建。
[0011]在步驟(2)的視頻壓縮采集步驟中，經(jīng)偶數(shù)個數(shù)據(jù)采集周期后位移裝置回到位移初始位置。在步驟(3)的視頻重建步驟中，采用運動補(bǔ)償算法，消除重建視頻圖像的運動模糊現(xiàn)象。
[0012]本發(fā)明提供的視頻壓縮采集方法，通過光學(xué)壓縮手段直接實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的并行壓縮和采集，繼而高保真的重建原始視頻數(shù)據(jù)。該方法能大比率壓縮視頻數(shù)據(jù)采集量，減輕視頻采集的數(shù)據(jù)管理負(fù)擔(dān)，特別適用于高分辨率及高幀頻參數(shù)下的視頻采集要求?；诖朔椒ǖ囊曨l采集系統(tǒng)硬件開銷低，無需消耗額外的光電信號處理功率和帶寬，能依據(jù)視頻采集要求實現(xiàn)可變化的數(shù)據(jù)壓縮率，并能有效消除運動目標(biāo)引起的視頻圖像運動模糊。
[0013]本發(fā)明提供的視頻壓縮采集系統(tǒng)，將景物通過物鏡成像于無源光信號調(diào)制器件的調(diào)制單元陣列上，經(jīng)調(diào)制單元陣列調(diào)制的出射光由聚焦鏡頭聚焦至面陣探測器焦平面；驅(qū)動器控制位移裝置在滿足幀頻要求的時間間隔內(nèi)移動預(yù)設(shè)的距離，完成一次位移后，用以實現(xiàn)空間調(diào)制的調(diào)制圖案發(fā)生變換，其對景物實施調(diào)制后的光信號被持續(xù)積分至焦平面。探測器在預(yù)設(shè)的曝光積分時間內(nèi)逐次完成曝光，每次曝光獲得的是積分時間內(nèi)若干調(diào)制圖像的累積信號。計算機(jī)采集該信號后，經(jīng)數(shù)據(jù)解算可重建特定幀數(shù)的視頻圖像，在數(shù)據(jù)重建過程中加以修復(fù)算法還可消除視頻圖像中可能存在的運動模糊。
[0014]本發(fā)明提供的視頻壓縮采集系統(tǒng)中，無源光信號調(diào)制器件的作用是實現(xiàn)入射光信號的空間調(diào)制，經(jīng)特定工藝制備的編碼掩摸板即可滿足要求，調(diào)制單元的尺寸可經(jīng)視頻采集壓縮率和視頻圖像分辨率的綜合考慮后設(shè)計并確定，其上調(diào)制圖案一般選自二元化的特定編碼圖案或隨機(jī)圖案，選用無源器件消除了信號調(diào)制所需的功率及帶寬損耗。高精度位移裝置的作用是保證與其連接的無源光信號調(diào)制器件在視頻采集期間能實現(xiàn)連續(xù)的精密位移，高精度位移裝置的位移步長需比調(diào)制器件的調(diào)制單元尺寸低一至二個數(shù)量級，其單次位移所需時間應(yīng)滿足視頻幀頻要求，高精度直流步進(jìn)電機(jī)可滿足要求。位移裝置驅(qū)動器的作用是為高精度位移裝置提供位移驅(qū)動和控制信號。聚焦鏡頭的作用是將調(diào)制信號聚焦至面陣探測器的焦平面上。面陣探測器為灰度探測器，一般選自面陣CCD探測器或面陣CMOS探測器，其積分時間和采樣間隔應(yīng)能滿足視頻壓縮采集的壓縮率要求。[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
1、能實現(xiàn)高分辨率高幀頻視頻的連續(xù)壓縮采集，在視頻采集過程中大比率的壓縮采集數(shù)據(jù)量，經(jīng)壓縮數(shù)據(jù)重建的視頻數(shù)據(jù)具有良好的分辨率和數(shù)據(jù)保真度。
[0016]2、使用無源光學(xué)器件實現(xiàn)視頻光學(xué)信息的預(yù)處理，并加以位移裝置實現(xiàn)無源光學(xué)器件預(yù)處理變換，消除了光電信息預(yù)處理器件所需的控制信息流，降低了信息預(yù)處理所需的功率消耗。
[0017]3、基于連續(xù)視頻壓縮采集結(jié)果，在視頻數(shù)據(jù)重建過程中，可通過后續(xù)算法消減運動拖影，減輕圖像的運動模糊，實現(xiàn)視頻圖像的自修復(fù)。
[0018]4、依據(jù)應(yīng)用需求，通過對無源光電器件位移方式和探測器積分間隔的控制，可以靈活有效的調(diào)節(jié)視頻采集的實際壓縮率。
[0019]5、具有良好的功能拓展性，將本技術(shù)與偏振成像、光譜成像等技術(shù)融合，可實現(xiàn)兼顧偏振成像、光譜成像等功能的視頻壓縮采集。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明實施例提供的一種視頻壓縮采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是本發(fā)明實施例利用所提供的視頻壓縮采集系統(tǒng)，在一個數(shù)據(jù)采集周期內(nèi)的視頻壓縮采樣和視頻圖像重建流程示意圖。
[0022]其中:1、景物；2、物鏡；3、無源光信號調(diào)制器件(passive light modulator)；
4、聚焦鏡頭；5、面陣探測器；6、高精度位移裝置；7、位移裝置驅(qū)動器；8、場景視頻第I至第6幀圖像數(shù)據(jù)；9、場景視頻第7至第12幀圖像數(shù)據(jù)；10、場景視頻第13至第18幀圖像數(shù)據(jù)；11、探測器第I次曝光時無源調(diào)制器件的調(diào)制圖案；12、探測器第2次曝光時無源調(diào)制器件的調(diào)制圖案；13、探測器第3次曝光時無源調(diào)制器件的調(diào)制圖案；14、探測器第I次曝光采集的視頻壓縮圖像；15、探測器第2次曝光采集的視頻壓縮圖像；16、探測器第3次曝光采集的視頻壓縮圖像；17、基于一個數(shù)據(jù)采集周期內(nèi)采集的視頻壓縮圖像重建獲得的景物原始視頻圖像。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。
[0024]實施例1
參見附圖1，它是本實施例提供的一種視頻壓縮采集成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。將視頻壓縮采集系統(tǒng)置于景物I正前方的適當(dāng)位置，并完成成像所需的對準(zhǔn)和調(diào)焦；景物I經(jīng)由物鏡2成像在無源光信號調(diào)制器件3的調(diào)制面上；調(diào)制器件的調(diào)制單元陣列(在本實施例中選用隨機(jī)二值化陣列)對入射光信號實施振幅調(diào)制(本實施例選用透射式的調(diào)制)，經(jīng)振幅調(diào)制的光信號再由成像透鏡4聚焦至面陣探測器5的焦平面上。視頻壓縮采集系統(tǒng)的視頻圖像采樣壓縮率的理論最大值，為無源光信號調(diào)制器件3調(diào)制單元尺寸與面陣探測器5像元尺寸的比值，在系統(tǒng)設(shè)計時，這一比率應(yīng)被設(shè)為一個幾至幾十量級的整數(shù)(本實施例中將這一比率設(shè)為18)。無源光信號調(diào)制器件3被可靠的固定于高精度位移裝置6上，高精度位移裝置的位移精度應(yīng)不低于面陣探測器5的像元尺寸，高精度位移裝置的位移總長應(yīng)不小于調(diào)制器件的調(diào)制單元尺寸與視頻采集壓縮率的乘積。在數(shù)據(jù)采樣的一個周期內(nèi)，高精度位移裝置6在位移裝置控制器7的驅(qū)動下，完成距離為無源光信號調(diào)制器件調(diào)制單元尺寸的位移，該位移使在任意數(shù)據(jù)采樣周期內(nèi)，無源光信號調(diào)制器件3實際用以調(diào)制的調(diào)制圖案保持持續(xù)有效的變化。由于高精度位移裝置6的行程是有限的，在相鄰兩個數(shù)據(jù)采樣周期內(nèi)，高精度位移裝置6的位移方向應(yīng)被依次設(shè)定為相反的方向，這使經(jīng)過偶數(shù)次數(shù)據(jù)采樣周期后，高精度位移裝置6均可回到位移坐標(biāo)的初始原點。在每個數(shù)據(jù)采樣周期內(nèi)，面陣探測器5執(zhí)行一次或若干次相同時間間隔的曝光(為便于說明，本實施例中將曝光次數(shù)設(shè)為3)。在相鄰曝光間隔內(nèi)，高精度位移裝置6在位移裝置控制器7的驅(qū)動下完成特定距離的位移，該距離應(yīng)同時滿足如下條件:一是不應(yīng)大于無源光信號調(diào)制器件調(diào)制單元尺寸，二是該值應(yīng)為面陣探測器5像元尺寸的整數(shù)倍(依照先前設(shè)定，本實施例將該值定為6)。綜上，在一個數(shù)據(jù)采樣周期內(nèi)，面陣探測器6采集到經(jīng)一次或若干次曝光(本實施例中為3次)得到的一幅或若干幅(本實施例中為3幅)視頻壓縮積分圖像，計算機(jī)以其作為輸入，經(jīng)由最優(yōu)化算法重建，可獲得一個數(shù)據(jù)采樣周期內(nèi)特定數(shù)量(即視頻圖像采樣壓縮率的理論最大值，本實施例中為18 )的景物視頻圖像。
[0025]參見附圖2，它是本實施例利用圖1所示的視頻壓縮采集成像系統(tǒng)，提供的在一個數(shù)據(jù)采集周期內(nèi)的視頻壓縮采樣和視頻圖像重建的流程示意圖。由圖1和2可以看到，在一個數(shù)據(jù)采集周期內(nèi)，面陣探測器5分三次曝光采集景物的18幀視頻數(shù)據(jù)。探測器第一次曝光采集場景視頻的第I至第6幀得到圖像數(shù)據(jù)8，上述圖像數(shù)據(jù)經(jīng)無源調(diào)制器件的調(diào)制圖案11調(diào)制，探測器采集的是6幀調(diào)制圖像的積分壓縮圖像14。完成第一次曝光后，高精度位移裝置6在位移裝置控制器7的驅(qū)動下完成特定距離的位移，無源光信號調(diào)制器件3的調(diào)制圖案11相應(yīng)的變?yōu)檎{(diào)制圖案12，調(diào)制圖案12對場景視頻的第7至第12幀圖像數(shù)據(jù)9實施調(diào)制，探測器第2次曝光采集這些調(diào)制圖像的積分壓縮圖像15。完成第2次曝光后，高精度位移裝置6繼續(xù)完成特定距離的位移，無源光信號調(diào)制器件3的調(diào)制圖案12相應(yīng)的變?yōu)檎{(diào)制圖案13，調(diào)制圖案13對場景視頻的第13至第18幀圖像數(shù)據(jù)10實施調(diào)制，探測器第3次曝光采集這些調(diào)制圖像的積分壓縮圖像16。依據(jù)積分圖像，采用特定最優(yōu)化算法(如閾值迭代法、梯度投射法等)可以實現(xiàn)景物原始視頻圖像的重建，即可由積分圖像14、積分圖像15、積分圖像16聯(lián)合重建景物的第I至第18幀原始視頻圖像17。在之后的數(shù)據(jù)采集周期內(nèi)，重復(fù)上述流程，可不間斷的實現(xiàn)景物原始視頻的壓縮采樣與重建?；谝欢〝?shù)量數(shù)據(jù)采集周期內(nèi)采集的視頻壓縮圖像，采用最優(yōu)化法算法(如差分法等)對景物目標(biāo)運動矢量進(jìn)行估計和判定，再以運動補(bǔ)償算法(如盲反卷積法等)進(jìn)行處理，可有效降低重建視頻圖像的運動模糊。
【權(quán)利要求】
1.一種視頻壓縮采集系統(tǒng)，其特征在于:它包括物鏡(2)、無源光信號調(diào)制器件(3)、高精度位移裝置(6)、位移裝置驅(qū)動器(7)、聚焦鏡頭(4)和面陣探測器(5);景物經(jīng)物鏡(2)成像于無源光信號調(diào)制器件，無源光信號調(diào)制器件對景物的光信號進(jìn)行空間調(diào)制；面陣探測器(5)的焦平面與無源光信號調(diào)制器件(3)的調(diào)制平面，通過聚焦透鏡(4)呈共軛成像關(guān)系，在面陣探測器(5)的焦平面上采集得到經(jīng)調(diào)制的視頻圖像的壓縮積分圖像；所述的高精度位移裝置(6)為微米級位移步長的直流步進(jìn)電機(jī)，所述的無源光信號調(diào)制器件(3)為透射式或反射式的編碼掩摸板；所述的面陣探測器(5)為灰度探測器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種視頻壓縮采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的面陣探測器為面陣CCD探測器或面陣CMOS探測器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種視頻壓縮采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的編碼掩摸板，其調(diào)制圖案為二元化的編碼矩陣或隨機(jī)矩陣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種視頻壓縮采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的高精度位移裝置其位移精度高于或等于探測器像元尺寸；高精度位移裝置的位移總長度大于或等于調(diào)制器件的調(diào)制單元尺寸與視頻采集壓縮率的乘積；高精度位移裝置完成單次位移的時間大于或等于采集視頻的幀間間隔與視頻采集壓縮率的乘積。
5.一種視頻壓縮采集方法，其特征在于包括如下步驟: (1)成像配準(zhǔn)步驟 將景物通過物鏡成像于無源光信號調(diào)制器件的調(diào)制單元陣列上，經(jīng)調(diào)制單元陣列調(diào)制的出射光由聚焦鏡頭聚焦至面陣探測器焦平面； (2)一個數(shù)據(jù)采集周期內(nèi)的視頻壓縮采集步驟 無源光信號調(diào)制器件與位移裝置連接，驅(qū)動器控制位移裝置在小于或等于面陣探測器單次曝光采集幀數(shù)對應(yīng)的總時間間隔內(nèi)移動預(yù)設(shè)的距離，位移裝置每完成一次位移，無源光信號調(diào)制器件的調(diào)制圖案得以改變； 面陣探測器在預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)采集周期內(nèi)完成一次或若干次的曝光，在面陣探測器的曝光間隔內(nèi)，面陣探測器的焦平面上采集經(jīng)調(diào)制圖案調(diào)制的景物的視頻信號；每次曝光采集得到曝光時間內(nèi)相應(yīng)的調(diào)制圖像的積分壓縮圖像； (3)一個數(shù)據(jù)采集周期內(nèi)的視頻重建步驟 基于一個數(shù)據(jù)采集周期內(nèi)得到的所有累積壓縮圖像，采用圖像識別算法，得到景物在對應(yīng)的這個數(shù)據(jù)采集周期內(nèi)具有的運動矢量； 采用最優(yōu)化算法，重建一個對應(yīng)數(shù)據(jù)采集周期內(nèi)景物的原始視頻圖像； (4)數(shù)據(jù)采集周期內(nèi)步驟的重復(fù) 重復(fù)步驟(2 )和(3 )，直至完成所需視頻的壓縮采集與重建。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種視頻壓縮采集方法，其特征在于:在步驟(2)的視頻壓縮采集步驟中，經(jīng)偶數(shù)個數(shù)據(jù)采集周期后位移裝置回到位移初始位置。
7.根據(jù)權(quán)利要5所述的一種視頻壓縮采集方法，其特征在于:在步驟(3)的視頻重建步驟中，采用運動補(bǔ)償算法，消除重建視頻圖像的運動模糊現(xiàn)象。
【文檔編號】H04N19/48GK103986936SQ201410237330
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】陳宇恒, 沈為民 申請人:蘇州大學(xué)