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《光學(xué)遙感壓縮成像技術(shù)-論文.pdf》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、航天返回與遙感第35卷第1期54SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING2014年2月光學(xué)遙感壓縮成像技術(shù)嚴(yán)奉霞朱炬波劉吉英王澤龍(國防科技大學(xué)理學(xué)院，長沙410073)摘要基于Shannon采樣定理的傳統(tǒng)信息獲取系統(tǒng)在高空間、時間和譜分辨率及系統(tǒng)其它性能上存在難以突破的瓶頸，壓縮采樣理論為提升航天遙感信息獲取能力提供了新的思路。基于壓縮采樣理論的成像技術(shù)(壓縮成像)將采樣、壓縮和數(shù)據(jù)處理3個過程完美的結(jié)合在一起，避免了傳統(tǒng)遙感成像系統(tǒng)“先采樣再壓縮”方式帶來的傳感器和計算資
2、源浪費，是未來光學(xué)遙感極具潛力的成像方式。文章在簡要介紹壓縮采樣基本理論的基礎(chǔ)上，總結(jié)和分析了國際上目前提出的光學(xué)壓縮成像系統(tǒng)原型，設(shè)計開展了3組壓縮成像物理實驗，特別結(jié)合航天遙感需求設(shè)計了推掃式壓縮成像方案，實驗結(jié)果驗證了壓縮采樣的基本原理，并為未來光學(xué)遙感壓縮成像系統(tǒng)的設(shè)計提供了借鑒。關(guān)鍵詞壓縮采樣壓縮成像稀疏表示測量矩陣空間遙感中圖分類號：TP316文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1009．8518(2014)01．0054．09DOI：10．3969／j．issn．1009-8518．2014．01
3、．008CompressiveImagingTechniquesinOpticalRemoteSensingYANFengxiaZHUJuboL1UJiyingWANGZelong(CollegeofScience，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha410073，China)AbstractCompressivesamplingprovidesanewwayforincreasingthecapabilityofinformationacqu
4、i—sition．Compressivesamplingassertsthatitispossibletoaccuratelyreconstructsignalsfromsub-Nyquistsam—pling，providedwemakesomeadditionalassumptions(sparseorcompressible)aboutthesignalinquestion．Thecompressiveimagingtechnology,whichisbasedonthecompressive
5、samplingtheory,integratestheproc—essesofsampling，compressionandprocessingperfectly,avoidingresourcewastecausedbyatraditional“sam—pie—then-compress”mode，andisapotentialimagingtechniqueforopticalremotesensing．Thispaperfirstre—viewsthebasictheoryofcompres
6、sivesampling．Then，severalopticalcompressiveimagingsystemsareintro—duced．Finallythreephysicalexperimentsaredesignedtovalidatetheprincipleofcompressiveimagingandtheexperimentresultscanbeusedasreferenceforthefutureopticalremotecompressiveimagingsystem．Key
7、wordscompressivesampling；compressiveimaging；sparserepresentation；measurementmatrix；spaceremotesensing0引言目前大部分信息獲取系統(tǒng)(如模數(shù)轉(zhuǎn)換、醫(yī)學(xué)成像、音頻、視頻電子等)都建立在經(jīng)典Shannon采樣定理的基礎(chǔ)之上。即，采樣頻率必須是信號最高頻率的兩倍，才能精確恢復(fù)原信號。類似地，由線性收稿日期：2013-12．26基金項目：國家自然科學(xué)基金項目(61002024)資助第1期嚴(yán)奉霞等：光學(xué)遙感壓縮成
8、像技術(shù)57真正實現(xiàn)壓縮采樣信息獲取，還有許多問題需要研究：1)被觀測的場景的稀疏表示問題，即如何構(gòu)造變換矩陣，使得場景的稀疏表示系數(shù)滿足稀疏性；2)當(dāng)原信號為圖像時，尋找“最稀疏的解”涉及高維矩陣和向量的運算，如何開發(fā)快速、精確和穩(wěn)健的算法；3)測量矩陣需滿足的條件以及物理實現(xiàn)問題，即是否存在合適的系統(tǒng)方案以在成像系統(tǒng)中實現(xiàn)壓縮采樣；4)壓縮采樣在衛(wèi)星信息獲取系統(tǒng)中的應(yīng)用模式及預(yù)期性能。2光學(xué)壓縮成像系統(tǒng)原型開發(fā)實際的光學(xué)系統(tǒng)以充分利用壓縮感知理論是目前信號處理、光學(xué)
