本發(fā)明屬于光學(xué)成像及圖像處理，尤其涉及抗環(huán)境光干擾的單像素圖像重構(gòu)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、單像素成像系統(tǒng)利用單像素傳感器替代傳統(tǒng)的面元陣列成像探測(cè)器，通過主動(dòng)或被動(dòng)方式生成不同的編碼圖案對(duì)目標(biāo)場(chǎng)景進(jìn)行編碼，利用相應(yīng)的重構(gòu)算法處理單像素傳感器的探測(cè)數(shù)據(jù)完成目標(biāo)場(chǎng)景的圖像重建。單像素成像利用一個(gè)無空間分辨率的單像素探測(cè)器實(shí)現(xiàn)二維成像，具有高靈敏度、低成本等優(yōu)勢(shì)，在光譜成像、三維成像、超快成像、太赫茲成像等方面有較好的應(yīng)用前景。

2、由于目前國(guó)內(nèi)單像素成像技術(shù)相關(guān)研究主要通過采用不同的方案提升單像素成像系統(tǒng)的恢復(fù)準(zhǔn)確性，通常需要在具有較低背景噪聲條件下，如光纖收集、光學(xué)屏蔽及準(zhǔn)直條件下獲得高質(zhì)量的重構(gòu)圖像，這些條件比較苛刻，不利于實(shí)際應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了抗環(huán)境光干擾的單像素圖像重構(gòu)方法及系統(tǒng)，通過引入環(huán)境光去除算法，對(duì)調(diào)制后的探測(cè)值進(jìn)行環(huán)境光去除，之后再重構(gòu)圖像，使得即使成像過程中存在顯著環(huán)境光變化，也可得到高質(zhì)量的重構(gòu)圖像，擴(kuò)展了單像素成像技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用范圍。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明第一方面提供了抗環(huán)境光干擾的單像素圖像重構(gòu)方法。

4、抗環(huán)境光干擾的單像素圖像重構(gòu)方法，包括以下步驟：

5、獲取單像素成像系統(tǒng)目標(biāo)場(chǎng)景調(diào)制信號(hào)的原始探測(cè)值；

6、對(duì)原始探測(cè)值進(jìn)行數(shù)值擬合，得到環(huán)境光變化曲線；

7、計(jì)算原始探測(cè)值中所有數(shù)據(jù)的均值，得到信號(hào)平均強(qiáng)度；

8、基于環(huán)境光變化曲線、信號(hào)平均強(qiáng)度和原始探測(cè)值，設(shè)計(jì)優(yōu)化公式，對(duì)原始探測(cè)值進(jìn)行環(huán)境光去除，得到抑制環(huán)境光后的探測(cè)值；

9、基于抑制環(huán)境光后的探測(cè)值，采用圖像重構(gòu)算法得到目標(biāo)場(chǎng)景的復(fù)原圖像。

10、本發(fā)明第二方面提供了抗環(huán)境光干擾的單像素圖像重構(gòu)系統(tǒng)。

11、抗環(huán)境光干擾的單像素圖像重構(gòu)系統(tǒng)，包括：

12、數(shù)據(jù)獲取模塊，被配置為：獲取單像素成像系統(tǒng)目標(biāo)場(chǎng)景調(diào)制信號(hào)的原始探測(cè)值；

13、數(shù)值擬合模塊，被配置為：對(duì)原始探測(cè)值進(jìn)行數(shù)值擬合，得到環(huán)境光變化曲線；

14、均值計(jì)算模塊，被配置為：計(jì)算原始探測(cè)值中所有數(shù)據(jù)的均值，得到信號(hào)平均強(qiáng)度；

15、優(yōu)化去除模塊，被配置為：基于環(huán)境光變化曲線、信號(hào)平均強(qiáng)度和原始探測(cè)值，設(shè)計(jì)優(yōu)化公式，對(duì)原始探測(cè)值進(jìn)行環(huán)境光去除，得到抑制環(huán)境光后的探測(cè)值；

16、圖像重構(gòu)模塊，被配置為：基于抑制環(huán)境光后的探測(cè)值，采用圖像重構(gòu)算法得到目標(biāo)場(chǎng)景的復(fù)原圖像。

17、本發(fā)明第三方面提供了計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有程序，該程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如本發(fā)明第一方面所述的抗環(huán)境光干擾的單像素圖像重構(gòu)方法中的步驟。

18、本發(fā)明第四方面提供了電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如本發(fā)明第一方面所述的抗環(huán)境光干擾的單像素圖像重構(gòu)方法中的步驟。

19、以上一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案存在以下有益效果：

20、本發(fā)明針對(duì)存在顯著環(huán)境光干擾的高噪聲環(huán)境，提供了一種抗環(huán)境光干擾的單像素圖像重構(gòu)方法及系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量成像并拓展單像素成像技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景：通過對(duì)原始探測(cè)值進(jìn)行數(shù)值擬合，得到環(huán)境光變化曲線，計(jì)算原始探測(cè)值中所有數(shù)據(jù)的均值，得到信號(hào)平均強(qiáng)度，基于環(huán)境光變化曲線、信號(hào)平均強(qiáng)度和原始探測(cè)值，設(shè)計(jì)優(yōu)化公式，對(duì)原始探測(cè)值進(jìn)行環(huán)境光去除，得到抑制環(huán)境光后的探測(cè)值，進(jìn)而采用圖像重構(gòu)算法得到目標(biāo)場(chǎng)景的復(fù)原圖像。本發(fā)明對(duì)調(diào)制后的探測(cè)值進(jìn)行環(huán)境光去除，之后再重構(gòu)圖像，通過引入環(huán)境光去除算法，即使成像過程中存在顯著環(huán)境光變化，也可得到高質(zhì)量的重構(gòu)圖像。

21、本發(fā)明允許單像素成像系統(tǒng)在顯著環(huán)境光干擾下采集探測(cè)值，通過對(duì)探測(cè)值進(jìn)行抗環(huán)境光干擾處理，使用標(biāo)準(zhǔn)重構(gòu)算法即可獲得高質(zhì)量的重構(gòu)圖像。

22、本發(fā)明使得單像素成像系統(tǒng)具備較強(qiáng)的抗環(huán)境光干擾性能而無需進(jìn)行硬件改動(dòng)，具有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

23、本發(fā)明附加方面的優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

技術(shù)特征：

1.抗環(huán)境光干擾的單像素圖像重構(gòu)方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的抗環(huán)境光干擾的單像素圖像重構(gòu)方法，其特征在于，獲取單像素成像系統(tǒng)目標(biāo)場(chǎng)景調(diào)制信號(hào)的原始探測(cè)值，具體包括：

3.如權(quán)利要求1所述的抗環(huán)境光干擾的單像素圖像重構(gòu)方法，其特征在于，對(duì)原始探測(cè)值進(jìn)行數(shù)值擬合的方法包括但不限于高斯擬合、多項(xiàng)式擬合和非線性最小二乘擬合。

4.如權(quán)利要求1所述的抗環(huán)境光干擾的單像素圖像重構(gòu)方法，其特征在于，所述優(yōu)化公式具體為：

5.如權(quán)利要求1所述的抗環(huán)境光干擾的單像素圖像重構(gòu)方法，其特征在于，所述圖像重構(gòu)算法包括但不限于壓縮感知算法、差分鬼成像方法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法。

6.如權(quán)利要求1所述的抗環(huán)境光干擾的單像素圖像重構(gòu)方法，其特征在于，還包括：

7.如權(quán)利要求6所述的抗環(huán)境光干擾的單像素圖像重構(gòu)方法，其特征在于，還包括：

8.抗環(huán)境光干擾的單像素圖像重構(gòu)系統(tǒng)，其特征在于，包括：

9.計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有程序，其特征在于，該程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的抗環(huán)境光干擾的單像素圖像重構(gòu)方法中的步驟。

10.電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的抗環(huán)境光干擾的單像素圖像重構(gòu)方法中的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出了抗環(huán)境光干擾的單像素圖像重構(gòu)方法及系統(tǒng)，涉及光學(xué)成像及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域。包括獲取單像素成像系統(tǒng)目標(biāo)場(chǎng)景調(diào)制信號(hào)的原始探測(cè)值；對(duì)原始探測(cè)值進(jìn)行數(shù)值擬合，得到環(huán)境光變化曲線；計(jì)算原始探測(cè)值中所有數(shù)據(jù)的均值，得到信號(hào)平均強(qiáng)度；基于環(huán)境光變化曲線、信號(hào)平均強(qiáng)度和原始探測(cè)值，設(shè)計(jì)優(yōu)化公式，對(duì)原始探測(cè)值進(jìn)行環(huán)境光去除，得到抑制環(huán)境光后的探測(cè)值；基于抑制環(huán)境光后的探測(cè)值，采用圖像重構(gòu)算法得到目標(biāo)場(chǎng)景的復(fù)原圖像。本發(fā)明引入環(huán)境光去除算法，對(duì)調(diào)制后的探測(cè)值進(jìn)行環(huán)境光去除，之后再重構(gòu)圖像，使得即使成像過程中存在顯著環(huán)境光變化，也可得到高質(zhì)量的重構(gòu)圖像，擴(kuò)展了單像素成像技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用范圍。

技術(shù)研發(fā)人員：殷永凱,吳啟迪,孫寶清,王躍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26