編碼衍射成像系統(tǒng)中的測量值是幅值數(shù)據(jù),丟失了含有大量信息的相位部分,從幅值數(shù)據(jù)中恢復(fù)原始信號就是相位恢復(fù)問題。在經(jīng)典相位恢復(fù)算法中,必須用到多個編碼衍射圖案才能精確重構(gòu)原始信號,但是在實際實驗中多次重復(fù)測量編碼衍射圖案不易實現(xiàn),如何僅用單個編碼衍射圖案精確重構(gòu)原始信號的研究很有必要。該文對單個編碼衍射圖案的相位恢復(fù)方案進行研究,具體工作內(nèi)容如下:首先,在基于幅度正則化近似消息傳遞算法(Approximate Message Passing for Amplitude Based Optimization,AMP.A)基礎(chǔ)上,推導(dǎo)出適合編碼衍射成像系統(tǒng)的相位恢復(fù)模型,并在該模型中引入去噪算子,提出適用單個編碼衍射圖案的基于去噪算子與AMP.A的相位恢復(fù)算法。該算法用去噪算子代替消息傳遞中的修正參數(shù),以更精確的修正圖像。實驗表明,該算法能在高斯噪聲污染的單個編碼衍射圖案條件下重構(gòu)出高質(zhì)量的圖像。其次,針對凸優(yōu)化相位恢復(fù)模型中需要給定初始估計并且不能在單編碼衍射圖案條件下有效重構(gòu)圖像的問題,該文將基于雙樹復(fù)數(shù)小波變換正則化融入到凸優(yōu)化相位恢復(fù)模型中,提出基于凸優(yōu)化與雙樹復(fù)數(shù)小波變換的相位恢復(fù)算法。該算法在凸優(yōu)化過程中利用正則化算法對圖像信號進行初始估計,可繼承凸優(yōu)化算法的精確性和正則化算法在解決單個編碼衍射圖案問題時的有效性。實驗表明,該算法可由單個編碼衍射圖案快速且較為精確地重構(gòu)出原始圖像,并有較強的魯棒性。最后,將圖像自相似性引入相位恢復(fù)模型中,利用非局部貝葉斯估計建立圖像自相似性約束,提出基于非局部貝葉斯與圖像自相似性的相位恢復(fù)算法。進而利用圖像去噪算子在解決圖像反問題時可重建得到圖像丟失信息的特性,提出基于非局部貝葉斯和去噪算子的相位恢復(fù)算法。實驗表明,在單個編碼衍射圖案條件下,基于非局部貝葉斯估計與圖像自相似性的相位恢復(fù)算法能重構(gòu)得到高質(zhì)量的圖像,基于非局部貝葉斯和去噪算子的相位恢復(fù)算法以犧牲少量圖像細節(jié)為代價極大地提高重構(gòu)圖像的視覺效果。
【學(xué)位單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN919.81
【部分圖文】：

因此相位信息在圖像處理中十分重要。如圖1-1 所示，對灰度圖像 Boat 和 Campus 圖像分別進行傅里葉變換，保持各自的幅值信息不變，交換它們的相位信息，可以看出 Boat 幅值和 Campus 相位結(jié)合后經(jīng)過傅里葉逆變換得出的圖像與 Campus 更接近，Campus 幅值和 Boat 相位結(jié)合后經(jīng)過傅里葉逆變換得出的圖像與 Boat 更接近，由此可直觀地看出圖像相位信息是圖像信息的主要組成部分。FFT IFFT幅值相位相位FFT IFFT幅值圖 1-1 傅里葉變換后兩圖像的相位信息交換在實際測量裝置中，圖像的相位信息并不容易獲取，只能獲得圖像的幅值信息，從相位缺失信息中恢復(fù)圖像的問題稱之為相位恢復(fù)問題(Phase Retrieval, PR)。相位恢- 1 -

燕山大學(xué)工程碩士學(xué)位論文第 2 章 編碼衍射成像系統(tǒng)的相位恢復(fù)理論1 編碼衍射成像系統(tǒng)在最初的圖像相位恢復(fù)算法中，為了精確重構(gòu)出原始圖像，會給圖像加上支。但是實際應(yīng)用不易操作，且會增加時間復(fù)雜度。編碼衍射成像系統(tǒng)在傅里葉板上加上代替?zhèn)鹘y(tǒng)支撐域的一個或多個隨機掩膜，獲得與隨機掩膜個數(shù)相同的衍射圖案(CDP)，通過測量得到的 CDP 可有效地重構(gòu)圖像。編碼衍射成像系統(tǒng)是信號在衍射之前進行調(diào)制，且裝置簡單易實現(xiàn)，如圖示，光源發(fā)出的光先經(jīng)過物體得到物體的結(jié)構(gòu)信息，再經(jīng)過隨機掩膜后，照射測板上，得到衍射圖案。

第 3 章 基于去噪算子與 AMP.A 的相位恢復(fù)3.4 實驗結(jié)果及分析為驗證本章算法的有效性，選取 6 張圖像處理中的經(jīng)典圖像作為測試圖像，其中包含如圖 3-1 所示的 3 幅像素為 512×512 的圖像 Lena、Boat、Barbara，如圖 3-所示的 3 幅像素為 256×256 的圖像 Cameraman、Peppers、House。本 章算法 DAMP.A 在單個八 元 CDP 掩膜的編 碼衍射 成 像系統(tǒng)下與BM3D-prGAMP 對比，其中 BM3D-prGAMP 算法在作者提供的代碼上改進，使之能適應(yīng)編碼衍射成像系統(tǒng)下的相位恢復(fù)。本章的 BM3D 去噪算子均使用 Fast-BM3D，隨機初始值和隨機掩膜均保持一致，選取PSNR和SSIM來衡量算法的圖像重構(gòu)精度
【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李秀萍;;算法多樣化在小學(xué)數(shù)學(xué)中的研究[J];中國農(nóng)村教育;2019年26期

2 劉光輝;非線性優(yōu)化算法理論中一個極限的應(yīng)用[J];高等學(xué)校計算數(shù)學(xué)學(xué)報;1995年04期

3 孫運英，夏紅霞，趙愚，劉定飛;棧的一種算法理論[J];武漢工業(yè)大學(xué)學(xué)報;1995年01期

4 游兆永,徐宗本,蔣耀林;非精確區(qū)域收縮算法理論[J];工程數(shù)學(xué)學(xué)報;1991年01期

5 朝魯;微分多項式系統(tǒng)的約化算法理論<英>[J];數(shù)學(xué)進展;2003年02期

6 曹金政;程慶豐;;一種基于分塊采樣方法的格基約減算法[J];密碼學(xué)報;2019年01期

7 陳喆;耿國勝;崔行悅;殷拓;殷福亮;;基于仿生學(xué)的優(yōu)化算法及其在信號處理中的應(yīng)用[J];數(shù)據(jù)采集與處理;2018年04期

8 蔣舸;;作為算法的法律[J];社會科學(xué)文摘;2019年04期

9 朱曉明;雷李輝;席文明;;自動化生物操作算法理論與軟件集成[J];機械科學(xué)與技術(shù);2012年03期

10 朝魯;計算微分方程(組)古典和非古典對稱的Ritt-吳-微分特征列集算法理論[J];內(nèi)蒙古大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1998年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 吳德敏;伊藤算法關(guān)鍵技術(shù)研究[D];武漢大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 李苗;一些分層模型參數(shù)估計的EM算法[D];寧夏大學(xué);2019年

2 劉槿;一種用于降低復(fù)雜度的改進AP算法[D];西安電子科技大學(xué);2019年

3 暴婉婷;自適應(yīng)彩色圖像去霧的新模型及新算法[D];西安電子科技大學(xué);2019年

4 吳智博;復(fù)雜約束下航空行李碼放算法研究[D];中國民航大學(xué);2019年

5 趙龍;基于進化算法的雙層優(yōu)化問題研究及應(yīng)用[D];西安電子科技大學(xué);2019年

6 喻順波;基于種群演化的Max-SAT求解算法研究[D];華中科技大學(xué);2019年

7 郝曉燕;基于標(biāo)簽傳播的虛假評論群組檢測算法研究[D];燕山大學(xué);2019年

8 黨文偉;單編碼衍射圖案的相位恢復(fù)算法研究[D];燕山大學(xué);2019年

9 謝聰;大規(guī)模分布式圖分割算法[D];上海交通大學(xué);2016年

10 鄭杰;星載GPU陣列下的SIFT算法的研究[D];電子科技大學(xué);2019年

本文編號：2844320