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基于压缩感知的差分关联成像方案研究

白旭 李永强 赵生妹

基于压缩感知的差分关联成像方案研究

白旭, 李永强, 赵生妹
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  • 关联成像可提供一种运用常规手段难以获得清晰图像的方法, 能够解决一些常规成像技术不易解决的问题, 是近些年来量子光学领域的前沿和热点之一.本文提出一种基于压缩感知的差分关联成像方案(简称, 差分压缩关联成像方案), 将高斯分布的热光源强度分布作为压缩感知的测量矩阵, 差分物体信息作为被成像物体信息, 利用差分关联成像方案的高成像信噪比和压缩感知技术的低采样次数, 通过正交匹配追踪算法, 高质量地恢复出物体信息. 并以二灰度双缝、NUPT, 多灰度Lena图和Boats图为例, 数值仿真差分压缩关联成像过程; 同时将本方案350次测量的结果与差分关联成像方案30000次测量的结果进行对比, 研究结果表明针对不同的被成像物体(二灰度双缝、NUPT, 以及多灰度Lena图和Boats图), 10次成像的均方误差平均值分别降低了97.7%, 93.9%, 92.5%和71.4%; 与压缩鬼成像方案相比, 同样测量次数条件下均方误差值对于二灰度双缝和多灰度Lena图、Boats图等目标物 体分别有50.4%, 72.9%和66.8%的降低. 差分压缩关联成像方案极大地提高了成像信噪比, 降低了成像时间.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61271238)、江苏省高校自然科学研究重大项目(批准号:11KJA510002)、南京市留学人员科技活动项目(批准号:NJ210002)、南京邮电大学宽带无线通信与传感网技术教育部重点实验室开放研究课题(批准号:ZD035001NYKL01)、固体微结构物理国家重点实验室开放课题(批准号:M25020,M25022)、教育部高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20123223110003)、江苏高校优势学科建设工程资助项目和图像处理与图像通信江苏省重点实验室资助的课题.
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    Tropp J A, Gilbert A C 2007 IEEE Trans. Inform. Theory 53 4655

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出版历程
  • 收稿日期:  2012-06-04
  • 修回日期:  2012-10-04
  • 刊出日期:  2013-02-05

基于压缩感知的差分关联成像方案研究

  • 1. 南京邮电大学 信号处理与传输研究院, 南京 210003
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61271238)、江苏省高校自然科学研究重大项目(批准号:11KJA510002)、南京市留学人员科技活动项目(批准号:NJ210002)、南京邮电大学宽带无线通信与传感网技术教育部重点实验室开放研究课题(批准号:ZD035001NYKL01)、固体微结构物理国家重点实验室开放课题(批准号:M25020,M25022)、教育部高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20123223110003)、江苏高校优势学科建设工程资助项目和图像处理与图像通信江苏省重点实验室资助的课题.

摘要: 关联成像可提供一种运用常规手段难以获得清晰图像的方法, 能够解决一些常规成像技术不易解决的问题, 是近些年来量子光学领域的前沿和热点之一.本文提出一种基于压缩感知的差分关联成像方案(简称, 差分压缩关联成像方案), 将高斯分布的热光源强度分布作为压缩感知的测量矩阵, 差分物体信息作为被成像物体信息, 利用差分关联成像方案的高成像信噪比和压缩感知技术的低采样次数, 通过正交匹配追踪算法, 高质量地恢复出物体信息. 并以二灰度双缝、NUPT, 多灰度Lena图和Boats图为例, 数值仿真差分压缩关联成像过程; 同时将本方案350次测量的结果与差分关联成像方案30000次测量的结果进行对比, 研究结果表明针对不同的被成像物体(二灰度双缝、NUPT, 以及多灰度Lena图和Boats图), 10次成像的均方误差平均值分别降低了97.7%, 93.9%, 92.5%和71.4%; 与压缩鬼成像方案相比, 同样测量次数条件下均方误差值对于二灰度双缝和多灰度Lena图、Boats图等目标物 体分别有50.4%, 72.9%和66.8%的降低. 差分压缩关联成像方案极大地提高了成像信噪比, 降低了成像时间.

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