[发明专利]一种采用压缩感知的数字全息图编码传输方法

权利要求书

1.一种采用压缩感知的彩色数字全息图编码传输方法，所述方法基于压缩感知对彩色数字全息图进行压缩、传输和解码，在小波域通过整体变分方法针对性地重构彩色数字全息图，提高再现图像的质量，再现图像可应用于三维立体显示；所述彩色数字全息图编码传输方法包括如下步骤：

1)将原始彩色三维物体转换到RGB空间，通过菲涅耳离轴全息计算方法，将原始彩色三维物体记录为彩色数字全息图；或采用光学平台搭建菲涅尔离轴全息图记录光路，使用CCD摄像机记录得到彩色数字全息图；

2)采样过程：对步骤1)得到的彩色数字全息图进行压缩，包括：对所述彩色数字全息图进行降采样，再对采样数据进行压缩编码，获得压缩数据；

3)传输过程：将步骤2)得到的压缩数据在发送端与接收端之间传输；

4)重构过程：对接收端接收到的压缩数据进行解压缩，包括在接收端进行解码，再通过整体变分方法对解码数据进行迭代重构，得到重构后的全息图；以及

5)对步骤4)得到的重构后的全息图进行再现，得到再现像，

并且，步骤2)具体使用变化密度采样矩阵以低于奈奎斯特定律的采样率对彩色数字全息图进行降采样，以达到减少后续编码传输的数据量的目的；再通过霍夫曼无损编码方法进一步对采样数据进行压缩并编码，其中分布密度与距离图像中心距离成反比。

2.如权利要求1所述采用压缩感知的彩色数字全息图编码传输方法，其特征是，步骤2)所述对彩色数字全息图进行降采样，具体包括如下步骤：

211)将一个长度为N的信号f，表示成一组标准正交基的线性组合，如式4所示：

f＝Ψθ (式4)

式4中，Ψ＝[ψ₁ ψ₂…ψ_N]，ψ为ψ_i的加权系数；若θ仅有K(K＜＜N)个非零元素，称信号f在域Ψ具有K稀疏度；

212)把信号f变换到某个变换域得到其稀疏表示后，通过式5将M×N(K＜M＜＜N)维测量矩阵对变换系数θ进行投影，得到M个测量值y，以达到减少测量值的数量的目的：

式5中，为M×N维观测矩阵，可选为高斯随机矩阵、二值随机矩阵或结构化随机矩阵；Ψ^-1为Ψ的逆矩阵；测量值y是所需要获取的信号压缩表示；所述变换为傅立叶变换、DCT变换或小波变换。

3.如权利要求2所述采用压缩感知的彩色数字全息图编码传输方法，其特征是，步骤212)中，观测矩阵为随机二值矩阵，使得测量值的数据格式与图像像素数据格式保持一致，从而不会引入额外压缩率损失。

4.如权利要求3所述采用压缩感知的彩色数字全息图编码传输方法，其特征是，步骤212)中，观测矩阵为对随机二值矩阵进行改进的变化密度采样矩阵，通过式6～式7产生一个分布不均匀的随机二值矩阵：

式6～式7中，g(x，y)是由满足[0，1]间均匀随机分布的元素值组成的随机矩阵，r(x，y)是由其像素坐标距图像中心归一化距离组成的矩阵，(x，y)为矩阵像素坐标，m，n为图像与采样矩阵的尺寸；以观测矩阵g(x，y)为掩模作用于全息图，提取其中部分采样值，从而进一步降低采样率。

5.如权利要求1所述采用压缩感知的彩色数字全息图编码传输方法，其特征是，步骤3)具体使用TCP/IP传输协议将压缩数据在发送端与接收端之间传输。