基于压缩感知的空间稀疏目标成像方法研究

发布时间：2017-07-15 20:09

  本文关键词：基于压缩感知的空间稀疏目标成像方法研究

  更多相关文章： 压缩感知 稀疏目标 目标检测 DMD

【摘要】：随着现代科技的不断发展，人们希望能够获取更高的图像质量和更快的图像速度。光学成像系统需要不断提升其分辨率、拓展其成像波段，但是只能通过减少像元尺寸或增加像元数量来提升成像系统的分辨率，这对当今CCD和CMOS等半导体制造工艺提出了更高的要求，更是让成本昂贵的红外成像复杂度和实现难度呈非线性增加。为解决这些难题，根据一些目标在红外波段只是黑暗背景中的一个小亮斑，并在空间域具有稀疏特性，本文提出了一种快速有效的目标定位与成像方法，以降低红外波段成像对探测器分辨率的要求。 本文采用一种新兴的信号采样理论压缩感知理论。其核心思想是观测稀疏信号时，压缩与采样同时进行，只需少量观测数据就能精确重构原始信号。本成像系统包括模拟稀疏目标系统、光电探测器前端放大系统、DMD驱动系统、信号处理系统及目标重构系统。本文采用一种确定性矩阵：哈达玛矩阵奇数行（OHM，The odd row of Hadamard Matrix）。Hadamard矩阵的元素都是1或-1，易于在DMD上实现。在课题组研究的基础上，首先，搭建空间稀疏目标成像系统实验平台，使DMD在高速翻转时实现OHM矩阵。其次，用C语言编写OMP重构算法。最后编写上位机软件，，实现对DMD的在线控制，从而实现对空间稀疏目标的实时定位与成像。我国的焦平面探测器水平和图像处理技术十分落后，但红外点源探测器技术已经非常成熟。实验结果表明，该成像方法可以利用红外点源探测器完成高分辨率的红外目标成像，获取所需要的红外图像信息。
【关键词】：压缩感知 稀疏目标 目标检测 DMD
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN911.7
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势10-15
• 1.2.1 压缩感知理论简介10-12
• 1.2.2 压缩成像系统发展现状12-15
• 1.3 本文的研究重点及论文安排15-17
• 第2章 压缩感知理论17-27
• 2.1 信号的稀疏表示18-22
• 2.1.1 傅里叶变换19
• 2.1.2 加窗傅里叶变换19-20
• 2.1.3 小波变换20-22
• 2.2 测量矩阵的选取22-24
• 2.3 压缩感知重构算法24-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 OMP 算法的 C 实现27-34
• 3.1 OMP 算法实现步骤27-29
• 3.2 矩阵求逆29-33
• 3.2.1 如何求逆矩阵29-31
• 3.2.2 矩阵分解31-33
• 3.3 本章小结33-34
• 第4章 空间稀疏目标成像系统34-52
• 4.1 模拟稀疏目标模块35
• 4.2 光电探测器前置放大电路模块35-36
• 4.3 DMD 驱动模块36-50
• 4.3.1 DMD 驱动平台37-40
• 4.3.2 DMD 的驱动40-49
• 4.3.3 哈达玛矩阵在 DMD 上实现49-50
• 4.4 信号采集及处理模块50
• 4.5 上位机模块50
• 4.6 本章小结50-52
• 第5章 目标检测与成像过程52-63
• 5.1 检测技术基础52-53
• 5.2 测量矩阵在 DMD 模板上的实现53-55
• 5.3 目标检测与成像55-57
• 5.4 上位机软件57-62
• 5.4.1 串口通信59-61
• 5.4.2 OpenCV 显示图像61-62
• 5.5 本章小结62-63
• 总结与展望63-64
• 参考文献64-68
• 附录68-79
• 附录 A：DMD 驱动核心代码68-73
• 附录 B：字符转换代码73-76
• 附录 C：目标成像逐元扫描代码76-79
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单79-80
• 致谢80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 陈劲松;;数字微镜工作原理与应用[J];电子技术;2006年06期

2 郭海燕;杨震;;基于近似KLT域的语音信号压缩感知[J];电子与信息学报;2009年12期

3 马骏;李少毅;梁志毅;闫杰;;基于压缩传感理论的单像素成像系统设计[J];红外技术;2011年08期

本文编号：545534