收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于Walsh变换测量矩阵的单像素成像研究

贾姗姗  
【摘要】:单像素成像作为一种新型成像技术,与传统成像技术比较具有一些独特的成像优势,如灵敏度高、宽谱带响应、弱光条件下信噪比高、成本低等优点。单像素成像原理主要利用结构光调制装置对光场进行调制,采用一个没有分辨能力的单像素光电探测器接收目标信号,然后结合数学算法实现目标物体的重构。目前,单像素成像在光谱成像、显微成像、三维成像、生物医疗成像、信息加密等领域具有许多潜在应用。近年来,国内外研究人员开展了大量单像素成像的研究工作,取得了丰硕研究成果。但在推进单像素成像技术实用化的进程中主要还一直受到成像质量和采样效率相互制约的限制,而相同重构算法条件下,系统调制光场的优劣直接决定了目标物体的重构质量。在单像素成像光场调制过程中,需要事先预制测量矩阵,一般包括随机性测量矩阵与确定性测量矩阵两大类。其中,随机性测量矩阵具有良好的普适性,且受噪声影响均匀,但缺点是计算复杂度高、存储量大、重构不确定性高;而确定性测量矩阵具有良好的正交性,且在满采情况下可以重构高质量的目标物体,复杂度低,易于硬件实现,重构性能优于随机性测量矩阵,但其普适性不好。本文综合考虑上述两类测量矩阵的优缺点,重点开展了新型测量矩阵的优化设计工作,主要研究内容如下:1.从Walsh函数系出发,分别构造6种不同序列Walsh变换矩阵,按照复制理论,将这6种Walsh变换矩阵按照排序方式和矩阵结构划分为三大类不同的测量矩阵:Ⅰ类-Walsh变换(Walsh和Paley)、Ⅱ类-Walsh变换(Hadamard和C_Walsh)和Ⅲ类-Walsh变换(Like_Walsh和X_Walsh)。通过对比分析上述测量矩阵的性质和单像素成像质量,发现相同条件下Ⅰ类-Walsh变换的成像质量明显优于其他两类测量矩阵。2.将Walsh变换矩阵与Gold矩阵相结合,设计构造出一种新型Walsh变换伪随机测量矩阵,新构造的测量矩阵同时具备随机测量矩阵和确定性测量矩阵的优点;利用双三次插值法对Walsh变换矩阵进行优化设计,获得一种新型确定性测量矩阵,新构造的测量矩阵即保持Walsh变换矩阵原有的性质,又因为每个矩阵元数值由整数变换为小数而呈现出新的特性;进一步对Walsh变换伪随机测量矩阵进行双三次插值操作,得到双三次插值Walsh变换伪随机测量矩阵。数值模拟仿真结果表明,光场经过Walsh变换伪随机测量矩阵、双三次插值Walsh变换测量矩阵和双三次插值Walsh变换伪随机测量矩阵调制后,均可以实现低采样、高质量的单像素成像。3.利用数字微镜器件(Digital Micromirror Device,DMD)作为光场调制装置,对比分析了Ⅰ类-Walsh变换(Walsh)、Ⅱ类-Walsh变换(Hadamard)和Ⅲ类-Walsh变换(Like_Walsh)测量矩阵的单像素成像实验,并完成了三类新型伪随机测量矩阵的实验验证,结果表明:低采样条件下,Ⅰ类-Walsh变换(Walsh)测量矩阵的重构图像质量明显优于Ⅱ类-Walsh变换和Ⅲ类-Walsh变换测量矩阵,且没有重影出现;满采条件下,三类测量矩阵都能够高质量重构目标物体图像,与数值模拟结果相一致。4.利用数字投影仪(Digital Light Projector,DLP)作为光场调制装置,对采用双三次插值法构造的新型测量矩阵单像素成像的图像重构性能进行了实验验证。结果表明:利用双三次插值Walsh变换伪随机测量矩阵可实现低采样、高质量图像重构,目标物体图像重构质量明显优于双三次插值Gold矩阵和双三次插值Walsh矩阵,与数值模拟结果一致。通过在目标物体与探测器之间加入玻璃窗膜介质,进一步验证了新型测量矩阵提升单像素成像质量的有效性和单像素成像抗散射介质的特性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 李明飞;袁梓豪;赵琳琳;孙晓洁;;基于Walsh基和二值离散余弦基单像素成像的对比分析[J];导航与控制;2020年01期
2 李超锋;向胜军;;多维离散Walsh变换快速算法设计[J];微计算机应用;2006年01期
3 马静,殷奎喜,柯炜,赵华;离散Walsh函数新的实现方法和仿真[J];金陵科技学院学报;2005年01期
4 三川;;柔性外骨骼带来重新站立的希望[J];风流一代;2017年06期
5 张帆;周文勇;邬长安;;正形置换的Walsh谱特征[J];信阳师范学院学报(自然科学版);2012年03期
6 Waleej Haider;Seema Ansari;Muhammad Nouman Durrani;;一种在CDMA网状系统中通过完整分组信息分配Walsh码的方法(英文)[J];计算机系统应用;2009年06期
7 冯克勤,刘凤梅;布尔函数Walsh变换的非零取值个数[J];应用数学学报;2004年03期
8 肖幸娟,王能超,周叶;两种序的二维Walsh变换在人脸识别中的应用[J];华中科技大学学报(自然科学版);2004年11期
9 江洁,郁道银;Walsh方法在实时图像放大中的应用与实现(英文)[J];Transactions of Tianjin University;2001年04期
10 孟嘉春,蔡喜楣,孟伟;引力场球谐综合的Walsh变换方法[J];地球物理学报;1999年S1期
11 ;Solving the State Equation of a System by Walsh Function[J];Journal of Systems Science and Systems Engineering;1992年01期
12 祁传达;谢晓;邵辉;袁小转;;布尔函数的迹Walsh谱[J];数学的实践与认识;2015年18期
13 马智,王也青,裴定一;具有特定非零Walsh谱值个数的布尔函数的研究及构造[J];应用数学学报;2003年04期
14 ;Fast algorithms for Walsh transform in bit-reversed sequency order[J];Chinese Science Bulletin;1998年08期
15 张民悦,张书晔,陆宝文;用概率方法研究Walsh谱的性质[J];西北师范大学学报(自然科学版);1996年04期
16 ;Walsh transform by the coherent optical method[J];激光;1980年Z1期
17 JIANG Niu;ZHUO Zepeng;CHEN Guolong;WANG Liting;;The Walsh Transform of a Class of Boolean Functions[J];Wuhan University Journal of Natural Sciences;2021年06期
18 SUN Tianfeng;HU Bin;;Boolean Functions with Multiple-Valued Walsh Spectra[J];Chinese Journal of Electronics;2019年06期
19 Gyrgy GAT;Ushangi GOGINAVA;;On the Divergence of N(?)rlund Logarithmic Means of Walsh-Fourier Series[J];Acta Mathematica Sinica(English Series);2009年06期
20 陈宁涛;王能超;施保昌;;Walsh矩阵的复制生成及其计算机图像[J];软件学报;2006年05期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 Mengru Xie;Yawen Xue;Zhigang Guo;Chengzhi Deng;Xiaohong Li;Jindong Li;Rui Xiong;Yueyuan Gu;Xu Wu;;Influences of Surfactant Additives on Performances of Lead Acid Flow Batteries[A];中国化学会第三届中国能源材料化学研讨会摘要集[C];2018年
2 马明;王新军;;一种Walsh变换域的盲源分离算法[A];2008年中国高校通信类院系学术研讨会论文集(下册)[C];2009年
3 郁道银;江洁;;Walsh方法在实时图像放大中的应用与实现[A];第九届全国信号处理学术年会(CCSP-99)论文集[C];1999年
4 王能超;谢松法;;Walsh函数的镜象复制[A];中国图象图形科学技术新进展——第九届全国图象图形科技大会论文集[C];1998年
5 王凤随;李素文;冯桂;;基于方向特征和局部walsh变换的虹膜识别新算法[A];2009年通信理论与信号处理学术年会论文集[C];2009年
6 胡健生;杨成梧;盛听文;;延时双线性系统参数估计的Walsh级数分析法[A];1989年控制理论及其应用年会论文集(上)[C];1989年
7 张春蕊;邢继祥;;时变线性系统奇异LQ问题的Walsh级数分析法[A];1997中国控制与决策学术年会论文集[C];1997年
8 葛云露;年桂君;王树勋;;基于Walsh编码调制的抗打印扫描数字水印算法[A];第七届全国信息隐藏暨多媒体信息安全学术大会论文集[C];2007年
9 ;外宾介绍[A];中国眼底病论坛·全国眼底病专题学术研讨会论文汇编[C];2008年
10 许世范;郝继飞;;Walsh函数在控制理论中的应用——系统综合[A];1993中国控制与决策学术年会论文集[C];1993年
11 Bing Xu;Zhenyun Pan;Xuefeng Wang;;The exceptions to the Walsh rules: linear and cyclic structures of EX_2(E = C, Si, Ge, Sn, Pb and X = O, S, Se)[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第39分会:化学动力学[C];2014年
12 徐绍君;李道本;;多径衰落信道下LS码与Walsh码的容量比较[A];现代通信理论与信号处理进展——2003年通信理论与信号处理年会论文集[C];2003年
13 高朋;汪文义;宋丽红;汪腾;王娟;;带噪音预处理的改进的探索性Q矩阵标定方法[A];第二十一届全国心理学学术会议摘要集[C];2018年
14 吴达;;矩阵系统的稳定与条件稳定[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(上册)[C];1999年
15 杜之韩;;化广义判断矩阵为普通判断矩阵[A];加入WTO和中国科技与可持续发展——挑战与机遇、责任和对策(上册)[C];2002年
16 张争力;;矩阵的单侧逆及其算法[A];第十二届中国青年信息与管理学者大会论文集[C];2010年
17 黄力慰;李桂清;熊赟晖;;矩阵重心坐标[A];第五届全国几何设计与计算学术会议论文集[C];2011年
18 陈式龙;;模糊一致矩阵及其性质[A];中国系统工程学会模糊数学与模糊系统委员会第十一届年会论文选集[C];2002年
19 任春玲;刘晓平;;矩阵化方法在布尔表达式化简中的应用[A];全国第16届计算机科学与技术应用(CACIS)学术会议论文集[C];2004年
20 郭开仲;;模糊错误矩阵[A];数学及其应用文集——中南模糊数学和系统分会第三届年会论文集(上卷)[C];1995年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 孟文文;时空域傅里叶单像素成像关键技术研究[D];中国科学技术大学;2021年
2 高夕成;阵列式快速单像素成像理论的分析与应用[D];合肥工业大学;2021年
3 佘荣斌;高效率近场太赫兹单像素成像技术研究[D];中国科学院大学(中国科学院深圳先进技术研究院);2020年
4 陈琦;聚焦型光场成像技术研究及其在形貌测量中的应用[D];长春理工大学;2019年
5 江山;单像素计算成像的信噪比及其应用研究[D];山东大学;2019年
6 彭杨;单像素成像系统快速成像方法研究[D];国防科技大学;2017年
7 薛长斌;星载微重力科学实验系统集成与应用技术研究[D];北京理工大学;2017年
8 李显业;单像素成像理论及其在复光场成像与光学信息编码中的应用研究[D];山东大学;2020年
9 仝丰华;压缩感知测量矩阵的构造方法研究[D];北京邮电大学;2021年
10 张玲;符号模式矩阵的若干问题研究[D];电子科技大学;2012年
11 王会敏;低秩矩阵恢复的限制等距常数界[D];浙江大学;2012年
12 陈娜;矩阵恢复算法及误差分析[D];华中科技大学;2012年
13 周骏;矩阵完成问题的项目生成研究[D];江西师范大学;2008年
14 黄泽军;关于矩阵组合分析性质的若干结果[D];华东师范大学;2011年
15 赵永斌;几类流密码基本部件的设计与分析[D];西安电子科技大学;2014年
16 陈梅香;广义二次矩阵的若干研究[D];福建师范大学;2016年
17 卢越;矩阵优化问题的数值算法[D];大连理工大学;2015年
18 谭伟;矩阵束分解算法及在通信信号处理中的应用[D];重庆大学;2009年
19 胡尧;基于低秩矩阵估计的机器学习算法分析[D];浙江大学;2015年
20 郝秀梅;粗信息矩阵的数量特征及其应用[D];山东大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 贾姗姗;基于Walsh变换测量矩阵的单像素成像研究[D];长春大学;2021年
2 郝丽;基于多维矢量矩阵的快速Walsh变换算法的研究[D];吉林大学;2011年
3 马海钰;基于多维Walsh变换的鬼成像重构研究[D];吉林大学;2020年
4 李贵;布尔函数的Walsh谱和非线性度研究[D];湘潭大学;2018年
5 鲁建华;类Walsh序的Walsh函数及其应用[D];华中科技大学;2004年
6 肖幸娟;Walsh函数及其在人脸识别中的应用[D];华中科技大学;2005年
7 王奕;G序广义Walsh变换的构造生成和快速算法[D];华中科技大学;2007年
8 张汉宇;基于多维Walsh变换的实时鬼成像重构研究[D];吉林大学;2021年
9 肖洁;基于Walsh变换的滚动轴承典型故障诊断方法研究[D];大庆石油学院;2010年
10 于洋;基于快速Walsh变换的多视角视频编码的研究[D];吉林大学;2016年
11 冯华;基于多维Walsh矢量正交矩阵的视频流压缩算法的研究[D];吉林大学;2009年
12 赵静;Walsh变换和斜变换的研究及其在数字水印中的应用[D];华中科技大学;2007年
13 陈莹;Walsh分析的调序技术及其应用[D];华中科技大学;2004年
14 范燕平;斜Haar类变换和Walsh变换及其在数字水印中的应用[D];华中科技大学;2008年
15 蔡玉华;三类Niho型函数的Walsh谱值研究[D];湖北大学;2020年
16 高林林;Walsh权函数神经网络研究及其应用[D];南京邮电大学;2011年
17 陈德雷;基于频分复用的快速单像素成像系统[D];北京理工大学;2016年
18 霍凤月;基于深度学习的单像素成像算法研究[D];大连海事大学;2020年
19 杜聪;基于傅里叶单像素成像的图像加密和认证算法研究[D];西安理工大学;2021年
20 吴炜;深度学习提高单像素显微镜成像质量研究[D];合肥工业大学;2020年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 本报记者 刘晓宇;安踏集团专注研发创新 孵化品牌矩阵[N];人民日报;2021年
2 记者 西喻;市产业集团:打造党建联盟“微矩阵” 共绘品牌发展“同心圆”[N];湖州日报;2021年
3 宋邦永 记者 罗翔;黔南州两级法院政务新媒体矩阵建设实现新突破[N];法制生活报;2020年
4 通讯员 李军;祁阳正能量宣传矩阵引领好风尚[N];永州日报;2019年
5 记者 张君成;人民出版社:三线并进打造融合出版矩阵[N];中国新闻出版广电报;2019年
6 本报记者 虞政;打造宣教矩阵,让群众喜闻乐见[N];中国应急管理报;2019年
7 记者 张羽馨;苏州法院信息化“矩阵”增强群众获得感[N];江苏法制报;2019年
8 记者 张斌 戈杰;南浔“象牛”矩阵聚焦高质量发展[N];湖州日报;2019年
9 记者 周大正;构建“两个健康”服务平台矩阵[N];温州日报;2019年
10 本报特派记者 许旸 王筱丽;品牌矩阵呈现沪版好书魅力[N];文汇报;2018年
11 记者 秦荣 通讯员 聂杰杰;产业带动实现“矩阵发展”[N];孝感日报;2018年
12 记者 韦夏怡;新途家品牌矩阵亮相[N];经济参考报;2018年
13 本报评论员;打造决胜未来的人才矩阵[N];解放军报;2018年
14 通讯员 刘峰;构筑党建信息化矩阵[N];中国组织人事报;2018年
15 记者 侯悦林;阜新整合343家平台建网络矩阵[N];辽宁日报;2018年
16 李海峰 吕鹏;泾阳:构建新媒体矩阵 打造宣传新格局[N];咸阳日报;2018年
17 记者 张艳君;我市举行“今日定西”微信矩阵启动仪式[N];定西日报;2018年
18 本报记者 郭平;服务器将全面跨入万兆时代[N];计算机世界;2012年
19 柳州日报社理论评论部主任 马宏威;全媒体矩阵 首次“试水”[N];中国新闻出版广电报;2016年
20 记者 邱暄美;我省开启全国首家省级“政务微博矩阵”[N];甘肃日报;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978