[发明专利]基于单像素成像的图像重建方法以及图像重建装置

说明书

本发明提供一种基于单像素成像的图像重建方法，包括：S11：生成随机数矩阵及其伪逆矩阵；S12：基于所述随机数矩阵及其伪逆矩阵，对光束进行调制获得调制光；S13：采集经过被测物体后的调制光，获取桶探测信号；和S14：基于所述随机数矩阵、所述伪逆矩阵以及所述桶探测信号，重建被测物体的图像。本发明为单像素成像提供了一种实用的重建算法，算法耗时少、资源占用少、重建效果好。

技术领域

本公开涉及计算机成像技术领域，尤其涉及一种基于单像素成像的图像重建方法、一种基于单像素成像的图像重建装置以及一种计算机可读存储介质。

背景技术

单像素成像是使用无空间分辨率的单像素传感器获取二维图像的方法。其核心是通过主动光调制，使用单像素传感器收集反射光强度，获取目标图像的全局信息，根据编码的投影图案与光强信号的相关性重建图像。相比较传统成像，单像素成像无需空间阵列传感器，抗散射介质干扰能力强，具有更大的光敏面积、更高的量子效率、更低的暗噪声和更快的响应速度，这就意味着在非可见光领域和低光能量的情景下，单像素传感器具有显著的优势。

在单像素成像中，利用随机散斑构造的测量矩阵和测量到的桶探测信号进行图像重建的算法有多种。常见的重建算法包括：经典关联计算算法、压缩感知算法、哈达玛变换基扫描单像素成像算法、傅里叶变换基扫描单像素成像算法和伪逆单像素成像算法等。

上述重建算法有些重建效果较差，如经典关联计算算法；有些重建耗时、资源占用比较多，如压缩感知算法和伪逆单像素成像算法。

背景技术部分的内容仅仅是公开发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

发明内容

有鉴于现有的一个或多个缺陷，本发明涉及一种基于单像素成像的图像重建方法，包括：

S11：生成随机数矩阵及其伪逆矩阵；

S12：基于所述随机数矩阵及其伪逆矩阵，对光束进行调制获得调制光；

S13：采集经过测物体后的调制光，获取桶探测信号；和

S14：基于所述随机数矩阵、所述伪逆矩阵以及所述桶探测信号，重建被测物体的图像。

根据本发明的一个方面，其中所述步骤S12包括：基于所述随机数矩阵及其伪逆矩阵生成基底矩阵，所述基底矩阵的列向量为近似正交基矢。

根据本发明的一个方面，其中所述步骤S12还包括：采用主动照明模式时，利用所述基底矩阵中的各个列向量依次对光束进行调制并投射到被测物体上。

根据本发明的一个方面，其中所述步骤S13包括：对经过被测物体反射或透射后的调制光进行基扫描数据采集，获取桶探测信号并转换为被测物体的频谱矩阵。

根据本发明的一个方面，其中所述步骤S12还包括：采用被动照明模式时，利用所述基底矩阵中的各个列向量依次对来自被测物体的光束进行调制。

根据本发明的一个方面，其中所述步骤S13包括：对来自被测物体的光束进行调制后获取的调制光进行基扫描数据采集，获取桶探测信号并转换为被测物体的频谱矩阵。

根据本发明的一个方面，其中所述步骤S14包括：基于所述随机数矩阵、所述伪逆矩阵以及所述频谱矩阵，进行逆变换生成采样矩阵，重建被测物体的二维图像。

根据本发明的一个方面，其中所述步骤S13包括通过单像素探测器采集经过被测物体后的调制光。

根据本发明的一个方面，还包括：通过多个单像素探测器从不同视角采集经过被测物体后的调制光，并合成被测物体的三维图像。

本发明还涉及一种基于单像素成像的图像重建装置，包括：