[发明专利]一种基于拉东变换的单像素成像方法

说明书

本发明涉及成像技术领域，公开了一种基于拉东变换的单像素成像方法。所述方法包括如下步骤：生成一个二维矩阵；抽取二维矩阵的各行数据，并将二维矩阵的各行数据按照不同的角度进行后向投影变换，得到二维投影图案；将二维投影图案发送至结构光发生装置中，以使结构光发生装置利用二维投影图案对光进行调制，并用调制光照射待成像物体；获取物体的反射光强响应值，计算物体在不同角度下的投影分布函数，并将投影分布函数按角度大小排列得到物体的拉东谱；对拉东谱进行后向投影变换，得到待成像物体的图像。本发明通过融合单像素成像和拉东变换技术，能有效降低拉东谱获取系统的成本和复杂度，提高单像素成像系统对物体的特征提取和分类识别效能。

技术领域

本发明涉及成像技术领域，特别是涉及一种基于拉东变换的单像素成像方法。

背景技术

人类生产生活中最主要的信息来源是图像，成像探测方法是获取图像的一种主要方式。近年来，一种在成像探测机理上与传统成像技术有着本质区别的单像素成像技术[M.F.Duarte,M.A.Davenport,D.Takhar,J.N.Laska,T.Sun,K.F.Kelly,R.G.Baraniuk,Single-Pixel Imaging via Compressive Sampling.IEEE SignalProcessingMagazine.25,83-91(2008)；陈涛，应用压缩传感理论的单像素相机成像系统，光学精密工程，20卷，11期，2523-2530页，2012]，由于其具有某些突破传统成像领域局限的能力，越来越受到人们的重视。与传统扫描单像素成像技术使用局部单点采样方式相比较，该成像技术使用全局采样方式，即在每次采样过程中，物体的全部信息都参与了采样，但该技术要使用时空变换光场对物体进行照射，并用相应的计算算法来获取物体信息。目前，在单像素成像领域中使用较为广泛的时空变换光场的模式为随机模式、哈达玛基模式和傅里叶基模式[Zhang,Z.B.,Ma,X.Zhong,J.G.Single-pixel imaging by means of Fourier spectrumacquisition.Nature Communications 6,(2015)；ZIBANG ZHANG,XUEYING WANG,GUOANZHENG,AND JINGANG ZHONG,Hadamard single-pixel imaging versus Fourier single-pixel imagingVol.25,No.16 OPTICS EXPRESS(2017).]。利用哈达玛基模式的变换光场可以获取物体的哈达玛谱，而利用傅里叶基模式变换光场可以获取物体的傅里叶谱。

目前单像素成像技术在很多领域中都得到了发展，但其在无损伤探测(如物体内部结构非破坏成像等)领域的应用还待研究和发展。其中物体的拉东谱是无损探测成像领域中广泛使用的积分变换技术，在无损伤探测(如医学CT成像等)中已经得到了广泛的应用。而且由于拉东谱具有某些特异性，其在物体特征细节的分类和识别等领域中同样得到了广泛的应用[Koppelhuber,A.Bimber,O.A classification sensor based oncompressed optical Radon transform.Opt Express 23,9397-9406,doi:10.1364/Oe.23.009397(2015).]。传统获取物体拉东谱的方法包括采用扫描方式的单像素探测方法和非扫描的阵列探测方法[Ilovitsh,T.,et al.Optical realization of the Radontransform.Opt Express 22,32301-32307,doi:10.1364/Oe.22.032301(2014).]，这些方法都是基于传统的成像技术。如何采用利用新型单像素成像技术来获取物体的拉东谱，截至目前未见相关研究报道。本专利首次提出基于拉东模式的时空变换光场，利用单像素成像技术获取了物体的拉东谱，并对拉东谱进行后向投影运算获取物体的图像。

发明内容

在本发明实施例中，本发明提供了一种基于拉东变换的单像素成像方法，所述方法包括如下步骤：

生成一个二维矩阵；