压缩感知在光学成像领域的应用

发布时间：2021-07-21 12:43

　　早期压缩感知在光学成像领域的应用主要集中在空域压缩成像。近年来,更多的空域压缩成像采用阵列式探测器取代单元探测器采集测量值。同时,压缩成像的研究也从二维空间拓展到三维测距、高速成像、多光谱成像、关联成像和全息成像等方向。本文针对空域高分辨率压缩成像、压缩感知测距和时域高速压缩成像进行详细分析,结合空域压缩成像总结了测量矩阵设计的研究进展,讨论研究中遇到的困难以及未来可能发展的机遇,并对压缩感知在多光谱、关联成像、和全息成像中的应用研究进行了讨论。此外,本文也总结了近几年深度学习技术在各应用方向上对系统目标恢复性能的改善。 

【文章来源】：光学学报. 2020,40(01)北大核心EICSCD

【文章页数】：26 页

【部分图文】：

图1 分块式/并行压缩成像系统框图[19]

在中波波段,由于国防安全应用的需要,高分辨率红外探测器一直受到限制。在技术方面,中波波段探测器均为制冷型探测器,光学部分的设计需要考虑F数匹配,因而较其他波段更难。DMD器件窗口对中波波段不透光,因而DMD器件需经改造才能用于该波段。尽管有更多的限制,由于中波波段应用的特点,采用压缩成像提高中波系统分辨率仍然是研究领域关注的一个问题。2014年Lockheed Martin公司的Mahalanobis等[43]研发了中波波段的分块式成像系统,如图2所示。该研究中最为特别的是其光学系统的设计。虽然系统的工作原理仍然是将目标成像到DMD上,通过DMD调制后的图像再次聚焦到低分辨率探测器上,以实现测量值的采集。但是,不同于其他系统,该系统DMD前后的两部分光机并未完全独立分开,而是共用了一个镜头,这主要是利用了DMD可将光束反射入不同方向的原理。如图3所示,来自目标的光通过镜头的下半部分聚焦到DMD上,而经过DMD反射的光线经过同一镜头的上半部分,再通过一个反射镜和另一个镜头聚焦到探测器上。采用这种设计,可以减小系统尺寸,提高系统的实用性。2014年该课题组发表其研究成果时,这一成像系统的分辨率为270×480,仅为原理演示。而在2018年,该系统已可以实现1284×1024的分辨率[44]。图3 用于DMD入射、反射的一体式光机部分[43]

用于DMD入射、反射的一体式光机部分[43]

【参考文献】：
期刊论文
[1]压缩感知中测量矩阵构造综述[J]. 王强,张培林,王怀光,杨望灿,陈彦龙.  计算机应用. 2017(01)
[2]压缩感知中确定性测量矩阵构造算法综述[J]. 王强,李佳,沈毅.  电子学报. 2013(10)



本文编号：3295043