[发明专利]基于压缩感知成像系统的探测器非线性饱和矫正还原方法

说明书

技术领域

本发明属于成像技术领域，特别是一种基于压缩感知成像系统的探测器非线性饱和矫正还原方法。

背景技术

自从压缩感知的理论被提出来后，压缩感知技术与成像系统的结合越来越多，技术也日趋成熟，从Rice大学Marco F.Duarte等人所发明的单像素相机，到基于压缩感知的三维成像系统，不断的有各种不同类型，不同用途的基于压缩感知的成像系统出现，而这些系统都充分体现了压缩感知技术所带来的益处，如成像速度更加快，省去了复杂的机械扫描结构等。但是在使用压缩感知对系统的原始信号进行还原时，首先需要系统获得一组经过高斯矩阵调制过的测量值，而测量值的准确与否直接影响了系统的最终信号还原效果。所以测量值的精确测量是在基于压缩感知的成像系统中非常关键的一个步骤。

当系统探测器对测量值进行探测时，由于探测器本身的探测响应的非线性，会导致所探测到的测量值产生非线性饱和现象，影响获得的测量值的准确性，从而影响成像系统的还原效果，而且只要在探测器测量中存在非线性的问题，如果不加处理，就会对还原效果产生非常明显的影响，大大降低成像系统的还原效率，减低图像质量。

传统的基于压缩感知成像系统的还原方法中，只是简单的对所得到的测量值进行还原，并没有说明该类问题的解决方法，如果探测器出现上述的非线性饱和情况，则成像质量就会受到影响。所以在测量值直接输入还原方法模块之前，需要根据探测情况进行预处理，如此在探测器测量值受到非线性影响的情况下，能保证图像的还原质量，提高系统的鲁棒性。

发明内容

本发明的目的在于针对基于压缩感知的成像系统中探测器非线性饱和效应影响系统还原效率的问题，提供一种减小探测器非线性响应对压缩感知成像系统还原效果影响的矫正方法，通过该方法能够大大降低非线性饱和效应对系统的还原效率的影响，提高成像质量。

实现本发明的技术解决方案为：一种基于压缩感知成像系统的探测器非线性饱和矫正还原方法，在探测器测量值受到非线性饱和效应的影响下，通过判断测量值受非线性影响的程度，选择饱和排斥矫正或饱和反馈矫正,其中饱和排斥矫正是排除掉受非线性影响的测量点，饱和反馈矫正则是根据已给出的探测器响应曲线,对测量值做反馈处理，修正所测得的测量值，将处理结束后的测量值输入计算机进行还原得到还原图像。

本发明与现有技术相比，其显著的优点为：（1）通过非线性矫正，大大减小了探测器非线性效应对基于压缩感知的单光子成像系统的影响，提高了系统的还原效率。（2）非线性矫正从软件方法切入，没有复杂的机械结构，减小了系统的复杂程度。（3）提高了图像的还原速度。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是本发明基于压缩感知成像系统装置示意图。

图2是本发明基于压缩感知理论的光子计数成像过程中探测器非线性响应饱和反馈矫正方法的原理框图。

图3是本发明基于压缩感知理论的光子计数成像过程中探测器非线性响应饱和排斥矫正方法的原理框图。

图4是系统仿真前原始图片。

图5是采样率为30%，不受探测器非线性影响时，所得到的还原图片。

图6是采样率为30%，受不同非线性程度影响时，所得到的还原图片。

图7是采样率为30%，在未使用饱和矫正方法（左）和使用了饱和矫正方法（右）后，所得到的还原图片。

图8是采样率为30%，所测得的测量值中非线性饱和率分别为5%（图a），15%(图b)，40%（图c），80%时(图d)的还原效果图，图a（左）图b（左）图c（左）图d（左）为未使用矫正方法的还原效果，图a（右）图b（右）图c（右）图d（右）为使用了饱和排斥矫正方法后的还原效果。

图9不同非线性饱和程度下，使用饱和排斥方法（实线）和不使用饱和排斥方法（虚线）的还原效率对比图（还原效率越高则说明图像越接近原始图像）。

具体实施方式