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《計算成像最新進展及應(yīng)用.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、.南京理工大學光電傳感器應(yīng)用技術(shù)結(jié)課論文學院：專業(yè)：姓名：學號：指導老師：日期：2016.01.17____________..計算成像最新進展及應(yīng)用摘要：所謂“計算”，就是將成像系統(tǒng)與后置的特征提取計算步驟看成一個整體，設(shè)計一種新型的成像系統(tǒng)一一“計算成像”，使得成像系統(tǒng)的目的不再是滿足人們的視覺要求而是提供滿足智能應(yīng)用所必須的魯棒和智能功能，實現(xiàn)“從3D到信息”的跨越。本文主要對計算成像的最新進展和應(yīng)用進行論述。關(guān)鍵詞：計算成像、最新進展、應(yīng)用1.緒論在許多情況下，傳感器設(shè)計的最終目標不再是為了得到一個高分辨率的圖像信號，而是僅收集圖像理解算法需要收集的信息，以利于機器自動抽取需要的
2、信息，實現(xiàn)“從3D到信息”的跨越。這樣就可以在很大程度上回避目前出現(xiàn)的所謂數(shù)字媒體“存不起、查不準和管不住”的突出問題。這種將成像與后置的特征提取計算相結(jié)合的思想，就是所謂的“計算成像”?！坝嬎愠上瘛彼枷氲奶岢?，可以在很大程度上節(jié)約資源，更加符合節(jié)約型社會的要求。近年來蓬勃發(fā)展起來的計算成像方法，尤其是基于壓縮感知理論的計算成像技術(shù)，為多維信息高分辨率成像方法帶來了新的機遇，受到了國內(nèi)外學者的廣泛關(guān)注。2.最新進展高分辨率多維信息獲取技術(shù)研究是國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃的任務(wù)之一。高分辨率探測成像是其中一個重要的研究和探索方向，尤其在航天遙感、醫(yī)療診斷、軍事偵查等領(lǐng)域高分辨成像需求迫切
3、。傳統(tǒng)成像方法通過在傳感器像元與場景之間建立一種直接的一一對應(yīng)關(guān)系來獲取圖像，成像效果嚴重依賴傳感器性能（像元密度，靈敏度等），且存在二維傳感器陣列無法實現(xiàn)高分辨多維信息（空間-譜間-時間）快速獲取等問題。a．2013年進展西安電子科技大學高大化博士針對傳統(tǒng)成像方法分辨率嚴重依賴相機傳感器陣列密度的問題，提出一種基于運動隨機曝光的高分辨率編碼感知計算成像新方法。在編碼感知階段，設(shè)計了運動隨機曝光模式，用一個較低分辨相機相對場景運動，在運動的同時通過隨機編碼序列控制快門閃動實現(xiàn)高速曝光，運動結(jié)束后完成場景的編碼混疊采樣；在優(yōu)化反演階段，利用場景的先驗知識，構(gòu)建相應(yīng)的稀疏重建模型，重構(gòu)出高分
4、辨率圖像。該成像方法能夠?qū)崿F(xiàn)較低分辨率相機的高分辨率成像，有效解決了傳統(tǒng)方法成像分辨率嚴重依賴..相機傳感器陣列密度的問題，特別適用于由于成本、功耗、體積、重量、存儲與傳輸?shù)认拗贫鵁o法使用高性能傳感器的場合，如星載對地觀測遙感成像。針對傳統(tǒng)Demosaicking（去馬賽克）方法存在重建效果不理想、拉鏈虛假色現(xiàn)象嚴重等問題，從編碼感知計算成像的角度重新審視彩色圖像Demosaicking過程，提出了一種基于圖像稀疏模型和自適應(yīng)PCA（PrincipalComponentAnalysis）的Demosaicking方法。該方法通過彩色圖像成像模型和光譜特征來描述各顏色分量間稀疏性，通過自適
5、應(yīng)PCA來挖掘空間維稀疏性，并將二者結(jié)合，建立了1-范數(shù)最小優(yōu)化正則模型，并設(shè)計了優(yōu)化求解算法。該方法能提高重建全彩色圖像的抗噪能力，結(jié)果優(yōu)于大多數(shù)現(xiàn)有Demosaicking算法，實際成像結(jié)果也顯示出了更好的視覺效果。針對星載（機載）遙感推掃式光譜成像中空間分辨率和光譜分辨率受制于傳感器陣列點陣密度的問題，及空間分辨率和光譜分辨率難以兼得的問題，根據(jù)編碼感知計算成像框架，提出了一種基于高速快門閃動的高分辨率遙感光譜計算成像新方法。該方法在不改變相機結(jié)構(gòu)和傳感器密度的條件下，通過控制高速快門閃動來進行隨機編碼曝光，產(chǎn)生混疊效應(yīng)，實現(xiàn)多個像素點與一個傳感器像元對應(yīng)，將豐富的場景信息壓縮采樣
6、到少量的觀測數(shù)據(jù)中。最后利用優(yōu)化反演方法對混疊采樣信號進行處理，重構(gòu)出高分辨率圖像。該方法無需提高傳感器陣列密度，只需控制電子快門曝光和數(shù)據(jù)處理，就可以做到在保持較高光譜分辨率的前提下，較大提升光譜圖像的空間分辨率。針對上由于快門閃動遮擋一部分光線，從而減少了曝光時間，導致信噪比下降及部分場景信息丟失的問題，設(shè)計了另一種隨機編碼曝光方式，提出了基于反射角高速切換的編碼曝光方法。該方法采用一個高速轉(zhuǎn)鏡將入射光分為兩路，同時進行互補隨機編碼曝光調(diào)制，這樣場景中所有像素全部參與了混疊，保留了足夠的信息。最后利用場景稀疏性構(gòu)建優(yōu)化反演模型，重構(gòu)出高分辨率光譜圖像。中國科學院上海技術(shù)物理研究所空間
7、主動光電技術(shù)重點實驗室基于壓縮感知理論，在單點探測計算成像的基礎(chǔ)上，通過在成像系統(tǒng)后面搭建色散光路，利用ＤＭＤ這一特殊編碼孔徑模板代替?zhèn)鹘y(tǒng)狹縫，實現(xiàn)孔徑的擴展，因此大大改善了“狹縫”光譜儀中點對線成像特點中信噪比降低的問題。該方法在不提高傳感器陣列密度，保持較高的光譜分辨率的前提下，大幅提升了光譜圖像的空間分辨率。孫崇尚等人將透鏡系統(tǒng)的比例法則推廣到計算成像領(lǐng)域,證明計算成像的方法可以在更小的相機尺寸時獲得更高的分辨率。在此基礎(chǔ)上研
