[发明专利]抗干扰单像素成像边缘检测方法及系统在审

专利信息
申请号: 202211737269.9 申请日: 2022-12-30
公开(公告)号: CN115953423A 公开(公告)日: 2023-04-11
发明(设计)人: 马孟超;梁文博;高一;邓华夏;钟翔 申请(专利权)人: 合肥工业大学
主分类号: G06T7/13 分类号: G06T7/13
代理公司: 合肥天明专利事务所(普通合伙) 34115 代理人: 苗娟
地址: 230009 安*** 国省代码: 安徽;34
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摘要:
搜索关键词: 抗干扰 像素 成像 边缘 检测 方法 系统
【说明书】:

发明的一种抗干扰单像素成像边缘检测方法及系统,其方法是将哈达码基图案与二阶微分算子的卷积结果,即哈达码基图案的边缘作为调制图案,并用于直接提取未知物体的边缘,而无需任何先验成像。其中ESI方案是一种差分式的边缘敏感的单像素成像边缘检测方案,可以有效的抑制噪声并消除静态光干扰,这是传统成像方式无法做到的。SESI方案是一种单步式的边缘检测方案,虽然是非差分式的,但仍然能消除静态光干扰,并且与已有的基于单像素成像的边缘检测方法相比,使得边缘检测所需要的调制图案至少减少了一半。本发明可以直接对物体进行边缘检测,无需事先成像,不受物体成像质量的限制,且环境光的干扰不会对直接边缘检测的结果造成显著影响。

技术领域

本发明涉及边缘检测技术领域,具体涉及一种抗干扰单像素成像边缘检测方法及系统。

背景技术

传统的边缘检测技术是先对物体进行拍摄成像,然后根据成像后的图像进行边缘检测。已提出的基于单像素成像的边缘检测技术,所使用的调制图案大多灰度基图案,调制图案是灰度的,在使用DMD高速调制模式时必须将灰度的调制图案二值化,而二值化带来误差,会严重影响边缘检测的信噪比。

在传统的数字图像处理领域,图像的边缘检测是先成像后进行边缘检测,因此边缘检测的质量受图像本身成像质量的限制。现有的基于单像素成像的边缘检测技术需要大量的调制图案对物体进行边缘检测,边缘检测的时间较长。目前现有的利用单像素进行边缘检测的方法通常信噪比较低,难以满足边缘检测的实际要求。

发明内容

本发明提出的一种抗干扰单像素成像边缘检测方法及系统,可至少解决上述技术问题之一。

为实现上述目的,本发明采用了以下技术方案:

一种抗干扰单像素成像边缘检测方法,包括以下步骤,

在边缘敏感单像素成像中,ESI调制模式是通过对P+(,y)和1-P+(,y)与二阶微分算子执行卷积运算生成的,即

其中表示卷积运算,k(x,y)是二阶微分算子卷积核,P+(x,y)是哈达码基图案,通过公式(2)获得,

(x,y)和(u,v)分别是空间域和哈达码域的坐标,H-1(·)表示哈达码逆变换;

由公式(1)生成的一系列的调制图案Q+(x,y)和Q-(x,y)使用DMD投影到目标物体上,单像素探测器收集到来自物体反射或透射的光强信号;使用设定的调制模式来照明对象时,所获取的光谱由下式计算,

H(u,v)=B+1(u,v)-B-1(u,v)  (8)

其中B+1(u,v)和B-1(u,v)是对应于Q+(x,y)和Q-(x,y)调制图案照度的测量值,对H(u,v)执行哈达码逆变换便直接获取物体的边缘;公式(3)为差分运算,因而具有抗外界环境光干扰的能力。另一方面,本发明还公开一种抗干扰单像素成像边缘检测方法,包括以下步骤,

在边缘敏感单像素成像中,SESI调制模式只需要通过对P+(x,y;u,v)与二阶微分算子执行卷积运算生成的,即

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