本文關(guān)鍵詞：基于壓縮感知的空間稀疏目標(biāo)成像方法研究

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【摘要】：隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，人們希望能夠獲取更高的圖像質(zhì)量和更快的圖像速度。光學(xué)成像系統(tǒng)需要不斷提升其分辨率、拓展其成像波段，但是只能通過(guò)減少像元尺寸或增加像元數(shù)量來(lái)提升成像系統(tǒng)的分辨率，這對(duì)當(dāng)今CCD和CMOS等半導(dǎo)體制造工藝提出了更高的要求，更是讓成本昂貴的紅外成像復(fù)雜度和實(shí)現(xiàn)難度呈非線性增加。為解決這些難題，根據(jù)一些目標(biāo)在紅外波段只是黑暗背景中的一個(gè)小亮斑，并在空間域具有稀疏特性，本文提出了一種快速有效的目標(biāo)定位與成像方法，以降低紅外波段成像對(duì)探測(cè)器分辨率的要求。 本文采用一種新興的信號(hào)采樣理論壓縮感知理論。其核心思想是觀測(cè)稀疏信號(hào)時(shí)，壓縮與采樣同時(shí)進(jìn)行，只需少量觀測(cè)數(shù)據(jù)就能精確重構(gòu)原始信號(hào)。本成像系統(tǒng)包括模擬稀疏目標(biāo)系統(tǒng)、光電探測(cè)器前端放大系統(tǒng)、DMD驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)及目標(biāo)重構(gòu)系統(tǒng)。本文采用一種確定性矩陣：哈達(dá)瑪矩陣奇數(shù)行（OHM，The odd row of Hadamard Matrix）。Hadamard矩陣的元素都是1或-1，易于在DMD上實(shí)現(xiàn)。在課題組研究的基礎(chǔ)上，首先，搭建空間稀疏目標(biāo)成像系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，使DMD在高速翻轉(zhuǎn)時(shí)實(shí)現(xiàn)OHM矩陣。其次，用C語(yǔ)言編寫OMP重構(gòu)算法。最后編寫上位機(jī)軟件，，實(shí)現(xiàn)對(duì)DMD的在線控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)空間稀疏目標(biāo)的實(shí)時(shí)定位與成像。我國(guó)的焦平面探測(cè)器水平和圖像處理技術(shù)十分落后，但紅外點(diǎn)源探測(cè)器技術(shù)已經(jīng)非常成熟。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該成像方法可以利用紅外點(diǎn)源探測(cè)器完成高分辨率的紅外目標(biāo)成像，獲取所需要的紅外圖像信息。
【關(guān)鍵詞】：壓縮感知 稀疏目標(biāo) 目標(biāo)檢測(cè) DMD
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN911.7
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)10-15
• 1.2.1 壓縮感知理論簡(jiǎn)介10-12
• 1.2.2 壓縮成像系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀12-15
• 1.3 本文的研究重點(diǎn)及論文安排15-17
• 第2章 壓縮感知理論17-27
• 2.1 信號(hào)的稀疏表示18-22
• 2.1.1 傅里葉變換19
• 2.1.2 加窗傅里葉變換19-20
• 2.1.3 小波變換20-22
• 2.2 測(cè)量矩陣的選取22-24
• 2.3 壓縮感知重構(gòu)算法24-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第3章 OMP 算法的 C 實(shí)現(xiàn)27-34
• 3.1 OMP 算法實(shí)現(xiàn)步驟27-29
• 3.2 矩陣求逆29-33
• 3.2.1 如何求逆矩陣29-31
• 3.2.2 矩陣分解31-33
• 3.3 本章小結(jié)33-34
• 第4章 空間稀疏目標(biāo)成像系統(tǒng)34-52
• 4.1 模擬稀疏目標(biāo)模塊35
• 4.2 光電探測(cè)器前置放大電路模塊35-36
• 4.3 DMD 驅(qū)動(dòng)模塊36-50
• 4.3.1 DMD 驅(qū)動(dòng)平臺(tái)37-40
• 4.3.2 DMD 的驅(qū)動(dòng)40-49
• 4.3.3 哈達(dá)瑪矩陣在 DMD 上實(shí)現(xiàn)49-50
• 4.4 信號(hào)采集及處理模塊50
• 4.5 上位機(jī)模塊50
• 4.6 本章小結(jié)50-52
• 第5章 目標(biāo)檢測(cè)與成像過(guò)程52-63
• 5.1 檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)52-53
• 5.2 測(cè)量矩陣在 DMD 模板上的實(shí)現(xiàn)53-55
• 5.3 目標(biāo)檢測(cè)與成像55-57
• 5.4 上位機(jī)軟件57-62
• 5.4.1 串口通信59-61
• 5.4.2 OpenCV 顯示圖像61-62
• 5.5 本章小結(jié)62-63
• 總結(jié)與展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 附錄68-79
• 附錄 A：DMD 驅(qū)動(dòng)核心代碼68-73
• 附錄 B：字符轉(zhuǎn)換代碼73-76
• 附錄 C：目標(biāo)成像逐元掃描代碼76-79
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單79-80
• 致謝80

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 陳勁松;;數(shù)字微鏡工作原理與應(yīng)用[J];電子技術(shù);2006年06期

2 郭海燕;楊震;;基于近似KLT域的語(yǔ)音信號(hào)壓縮感知[J];電子與信息學(xué)報(bào);2009年12期

3 馬駿;李少毅;梁志毅;閆杰;;基于壓縮傳感理論的單像素成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];紅外技術(shù);2011年08期

本文編號(hào)：545534