[发明专利]基于关联成像的边缘图像提取方法及系统

权利要求书

1.一种基于关联成像的边缘图像提取方法，其特征在于，该方法包括：

S1、第k次采样中，获取M幅具有稀疏随机分布的散斑图S^k(x,y)，再将每个散斑图扩展成一组散斑调制图

S2、将散斑调制图依次加载到数字微镜器件上调制目标反射的照明光场，并通过单像素探测器获得一组观测信号值

S3、利用观测信号值计算垂直边缘的等效测量值和水平边缘的等效测量值完成一次采样；

S4、完成M次采样后，基于垂直边缘的等效测量值和水平边缘的等效测量值以及照明光场空间分布函数重构目标的垂直边缘函数和水平边缘函数

S5、利用重构的垂直边缘函数和水平边缘函数计算梯度幅值和梯度方向θ(x,y)；

S6、利用梯度幅值梯度方向θ(x,y)以及垂直边缘函数和水平边缘函数进行非极大值抑制，得到非极大值抑制后的边缘图像

S7、对非极大值抑制后的边缘图像进行双阈值检测，得到最终提取的边缘图像

2.如权利要求1所述的一种基于关联成像的边缘图像提取方法，其特征在于，所述S1中的将每个散斑图扩展成一组散斑调制图包括：

将散斑图按照中心像素点周围3*3邻域内8个像素点方向进行位移，用l＝1,2,...,8表示这8个平移散斑图的次序，即散斑图S^k(x,y)的扩展公式为：

3.如权利要求1所述的一种基于关联成像的边缘图像提取方法，其特征在于，所述S3中利用观测信号值计算垂直边缘的等效测量值和水平边缘的等效测量值采用Sobel算子的模板系数，且计算公式如下：

4.如权利要求1所述的一种基于关联成像的边缘图像提取方法，其特征在于，所述S4中重构目标的垂直边缘函数和水平边缘函数的重构公式为：

5.如权利要求1所述的一种基于关联成像的边缘图像提取方法，其特征在于，所述S5中梯度幅值和梯度方向θ(x,y)的计算公式为：

6.如权利要求1所述的一种基于关联成像的边缘图像提取方法，其特征在于，所述S6利用梯度幅值梯度方向θ(x,y)以及垂直边缘函数和水平边缘函数进行非极大值抑制，得到非极大值抑制后的边缘图像的计算公式如下：

其中，ξ(x,y)是进行非极大值抑制的区域，是进行非极大值抑制后的图像，NMS[·]表示进行非极大值抑制的算子。

7.如权利要求6所述的一种基于关联成像的边缘图像提取方法，其特征在于，所述S7对非极大值抑制后的边缘图像进行双阈值检测，得到最终提取的边缘图像包括:

S7-1、通过预设的高阈值T_h和低阈值T_l对非极大值抑制后的边缘图像进行检索，将灰度值大于高阈值T_h的点均设置为1，并将图像保留为将灰度值大于低阈值T_l的点均设置为1，并将图像保留为

S7-2、获取高阈值图像上线条端点位置，在低阈值图像上检索同一位置及其邻域位置，从中筛选出将高阈值图像上的线条连成轮廓的边缘点Ei；

S7-3、进行迭代，将所有边缘点Ei填补至高阈值图像，获得最终提取的边缘图像

8.一种基于关联成像的边缘图像提取系统，其特征在于，该系统包括：

连续光可调谐定制激光器、数字微镜器件、单像素探测器以及与单像素探测器和数字微镜器件分别通信连接的计算机；

所述计算机包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现步骤S1-S7；

所述连续光可调谐定制激光器与单像素探测器之间的光路上依次设置有扩束镜、可调衰减器、可变光阑、目标、会聚透镜、数字微镜器件、滤光片。

9.如权利要求8所述的一种基于关联成像的边缘图像提取系统，其特征在于，所述连续光可调谐定制激光器的输出波长为532.6nm,平均功率为2W；

所述会聚透镜的焦距为300mm，口径为78.2mm；

所述数字微镜器件的工作面物理尺寸为9.1mm×20.7mm，最大分辨率为912×1140，最高翻转速度为4000Hz；

所述滤光片的中心波长为532.6nm；

所述单像素探测器为硅光电倍增管，且光敏面积为3*3mm²。