一种基于层次模型与导向先验的单像元相机快速成像方法

摘要

本发明属于数字图像处理领域，涉及一种基于层次模型与导向先验的单像元相机快速成像方法，(S1)搭建单像元成像系统，采集成像数据；(S2)确定最终需要得到的图像的分辨率为M*N，确定起始层次的图像分辨率为m*n；(S3)记起始层次的图像为第0层，测量矩阵采用随机编码的形式；通过成像系统采集数据，采用复原算法，复原得到一个m*n分辨率的图像l₀，并提取其导向先验信息G₀；初始化k＝1；(S4)进行第k层的图像复原，先计算第k层与第k-1层之间的距离d_k；后依据第k-1层的导向先验信息G_k-1，约束生成测量矩阵，利用成像系统采集的成像数据，复原得到第k层的图像l_k，同时提取导向先验信息G_k；(S5)判断图像l_k的分辨率是否大于M*N，若是，则输出图像，否则，k增加1，继续步骤S4。

主权项

一种基于层次模型与导向先验的单像元相机快速成像方法，其特征在于，包括以下步骤：(S1)搭建单像元成像系统，采集成像数据；(S2)确定最终需要得到的图像的分辨率为M*N，其中，M为所需图像像素的行数，N为所需图像像素的列数；确定起始层次的图像分辨率为m*n，其中m为起始图像像素的行数，n为起始图像像素的列数；M,N,m,n均为整数；(S3)记起始层次的图像为第0层，测量矩阵采用随机编码的形式，测量矩阵分辨率为m*n；通过成像系统采集数据，采用复原算法，复原得到一个m*n分辨率的图像l₀，并提取其导向先验信息G₀；初始化循环次数k＝1；(S4)进行第k层的图像复原，先计算第k层与第k‑1层之间的距离d_k；然后，依据第k‑1层的导向先验信息G_k‑1，约束生成测量矩阵，利用成像系统采集的成像数据，采用复原算法，复原得到第k层的图像l_k，同时提取导向先验信息G_k；所述提取导向先验信息的步骤为：对当前层次的复原图像进行截取操作，即：设置一个阈值thr，图像像素值低于该阈值的位置数值变0，大于或等于该阈值的位置数值变1，将复原图像变成二值图像；对得到的二值图像进行逐行扫描，检测每个像素点的八个邻域，若该点数值为1，且八个邻域中的1的个数小于3，则认为该点为噪点，数值重置为0，否则，该点数值不变化；对于二值图像边缘的像素点，均设置为0；经过处理最终得到的二值图像，即为提取的当前层次复原图像的导向先验信息；所述层间距离d_k计算的方法包括：计算一个图像信息因子F，F＝prior(L_k‑1)/L_k‑1，其中，L_k‑1为第k‑1层复原得到的图像的分辨率，即为M_k‑1*N_k‑1，M_k‑1为第k‑1层图像像素的行数，N_k‑1为第k‑1层图像像素的列数；prior(L_k‑1)为提取的图像的导向先验信息中数值1的个数；层间距离d_k为图像信息因子的倒数F，即d_k＝1/F；所述依据第k‑1层的导向先验信息G_k‑1，约束生成测量矩阵，具体步骤为：首先随机产生一个与k‑1层图像分辨率大小一致的0和1的随机矩阵，其中，0与1个数的比例为1:1；然后将得到的随机矩阵与第k‑1层提取的导向先验信息G_k‑1做按位置与操作，得到一个新的随机编码矩阵，即为生成的测量矩阵；(S5)判断图像l_k的分辨率是否大于M*N，若是，则输出图像，否则，k增加1，继续步骤S4。