本文關鍵詞：基于壓縮感知的空間稀疏目標成像方法研究

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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量和更快的圖像速度。光學成像系統(tǒng)需要不斷提升其分辨率、拓展其成像波段，但是只能通過減少像元尺寸或增加像元數(shù)量來提升成像系統(tǒng)的分辨率，這對當今CCD和CMOS等半導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雜度和實現(xiàn)難度呈非線性增加。為解決這些難題，根據(jù)一些目標在紅外波段只是黑暗背景中的一個小亮斑，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定位與成像方法，以降低紅外波段成像對探測器分辨率的要求。 本文采用一種新興的信號采樣理論壓縮感知理論。其核心思想是觀測稀疏信號時，壓縮與采樣同時進行，只需少量觀測數(shù)據(jù)就能精確重構原始信號。本成像系統(tǒng)包括模擬稀疏目標系統(tǒng)、光電探測器前端放大系統(tǒng)、DMD驅動系統(tǒng)、信號處理系統(tǒng)及目標重構系統(tǒng)。本文采用一種確定性矩陣：哈達瑪矩陣奇數(shù)行（OHM，The odd row of Hadamard Matrix）。Hadamard矩陣的元素都是1或-1，易于在DMD上實現(xiàn)。在課題組研究的基礎上，首先，搭建空間稀疏目標成像系統(tǒng)實驗平臺，使DMD在高速翻轉時實現(xiàn)OHM矩陣。其次，用C語言編寫OMP重構算法。最后編寫上位機軟件，，實現(xiàn)對DMD的在線控制，從而實現(xiàn)對空間稀疏目標的實時定位與成像。我國的焦平面探測器水平和圖像處理技術十分落后，但紅外點源探測器技術已經(jīng)非常成熟。實驗結果表明，該成像方法可以利用紅外點源探測器完成高分辨率的紅外目標成像，獲取所需要的紅外圖像信息。
【關鍵詞】：壓縮感知 稀疏目標 目標檢測 DMD
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：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 國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢10-15
• 1.2.1 壓縮感知理論簡介10-12
• 1.2.2 壓縮成像系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀12-15
• 1.3 本文的研究重點及論文安排15-17
• 第2章 壓縮感知理論17-27
• 2.1 信號的稀疏表示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 測量矩陣的選取22-24
• 2.3 壓縮感知重構算法24-26
• 2.4 本章小結26-27
• 第3章 OMP 算法的 C 實現(xiàn)27-34
• 3.1 OMP 算法實現(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33-34
• 第4章 空間稀疏目標成像系統(tǒng)34-52
• 4.1 模擬稀疏目標模塊35
• 4.2 光電探測器前置放大電路模塊35-36
• 4.3 DMD 驅動模塊36-50
• 4.3.1 DMD 驅動平臺37-40
• 4.3.2 DMD 的驅動40-49
• 4.3.3 哈達瑪矩陣在 DMD 上實現(xiàn)49-50
• 4.4 信號采集及處理模塊50
• 4.5 上位機模塊50
• 4.6 本章小結50-52
• 第5章 目標檢測與成像過程52-63
• 5.1 檢測技術基礎52-53
• 5.2 測量矩陣在 DMD 模板上的實現(xiàn)53-55
• 5.3 目標檢測與成像55-57
• 5.4 上位機軟件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62-63
• 總結與展望63-64
• 參考文獻64-68
• 附錄68-79
• 附錄 A：DMD 驅動核心代碼68-73
• 附錄 B：字符轉換代碼73-76
• 附錄 C：目標成像逐元掃描代碼76-79
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單79-80
• 致謝80

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

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

2 郭海燕;楊震;;基于近似KLT域的語音信號壓縮感知[J];電子與信息學報;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)設計[J];紅外技術;2011年08期

本文編號：545534