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原文传递基于压缩感知原理的光子集成干涉成像高分辨重构方法

专利名称：	基于压缩感知原理的光子集成干涉成像高分辨重构方法
摘要：	本发明属于遥感探测技术领域，具体为一种基于压缩感知原理的光子集成干涉成像高分辨重构方法。本发明该法步骤如下：在光子集成干涉成像系统中，将光栅分光后的光束导入光子集成电路的各个通道，基线配对后形成干涉图样，由后端的CCD相机接收；通过移相干涉得到频域的相干互强度；基于压缩感知理论定义优化目标函数，采用交替方向乘子法求解得到高分辨的重构图像。本发明的优点在于，直接利用傅里叶变换系数表示相干互强度和时域图像之间的关系，采用压缩感知方法直接从频域稀疏数据重构高分辨图像，避免了对图像进行插值导致的畸变，对于提高遥感探测目标的分辨率、灵敏度和识别度有重要意义。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	复旦大学
发明人：	张祥朝;丁灿;徐敏
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-21T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-15T00:00:00+0800
申请号：	CN201910215690.5
公开号：	CN110333189A
代理机构：	上海正旦专利代理有限公司
代理人：	陆飞;陆尤
分类号：	G01N21/17(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	200433 上海市杨浦区邯郸路220号
主权项：	1.一种基于压缩感知原理的光子集成干涉成像高分辨重构方法，其特征在于，具体步骤为：（1）根据基线配对计算频域采样；利用移向干涉得到频域相干互强度；在光子集成干涉成像系统中，将光栅分光后的各束光导入光子集成电路的各个通道，基线配对后形成干涉图样，由后端的CCD相机接收；通过移相得到频域的相干互强度y；其对应的空间频率ω由该基线的长度决定：其中，B为基线长度，也即发生干涉的两个光通道之间的距离，λ为光波长；（2）建立优化目标函数：基于压缩感知原理，根据光子集成电路相干基线所对应的空间频率ω的采样分布确定测量矩阵Φ，并由对应的傅里叶基函数组成稀疏矩阵Ψ；建立以下优化目标函数：其中，x为求解的目标图像，其行列数为M×N；y是实际测量得到的相干互强度数据，α为权重系数，由图像的噪声水平决定；表示向量或矩阵的k范数；表示图像x的全变分，用来度量图像的边缘显著程度，表示图像x中第i行、第j列的像素，其他等类似定义，i取值1, 2, …, M，j取值1, 2, …, N；（3）采用交替方向乘子法求解优化问题（2），得到目标图像x。 2.根据权利要求1所述的基于压缩感知原理的光子集成干涉成像高分辨重构方法，其特征在于，步骤（2）中所述由对应的傅里叶基函数组成稀疏矩阵Ψ，具体如下：根据范西特-泽尼克定理，干涉成像的频域相干互强度和时域图像之间存在傅里叶变换关系：其中，l, m是物点对应于像面的方向余弦，u,v是两个相干观测点的距离，以波长为单位，I是观测物面的强度分布；用该傅里叶变换对应的基函数组成稀疏矩阵Ψ。 3.根据权利要求1所述的基于压缩感知原理的光子集成干涉成像高分辨重构方法，其特征在于，步骤（3）中所述采用交替方向乘子法求解优化问题（2），先将优化问题（2）转换为增广拉格朗日方程：其中，D为全变分对应的微分算子，t为拉格朗日乘子，s为求解全变分的辅助变量矩阵，β、γ分别为辅助变量项和第三项的差异项对应的权重系数，根据实际图像的噪声水平和特征复杂度设置；对于增广拉格朗日方程式，将未知量x,s,t分组交替优化求解，得到目标图像x。
所属类别：	发明专利