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1、碩士學位論文論文題目基于相位編碼技術(shù)的計算成像方法研究研究生姓名孫建超指導(dǎo)教師姓名許峰專業(yè)名稱光學工程研究方向光學設(shè)計與儀器論文提交日期2013年4月基于相位編碼技術(shù)的計算成像方法研究中文摘要基于相位編碼技術(shù)的計算成像方法研究中文摘要目前在多個領(lǐng)域?qū)τ诠鈱W成像探測的要求越來越高,高清晰、高分辨率圖像的獲取在很多方面成了目標識別的重要手段。隨著光學領(lǐng)域各項技術(shù)的發(fā)展,尤其是探測器技術(shù)的長足進步，使得獲取高質(zhì)量圖像成為可能，但是高分辨率的圖像信息勢必伴隨著所需的存儲、處理資源也同步增長，同時對光學系統(tǒng)參數(shù)的要求也越來越高。然而在一些特定領(lǐng)域，如航空航天、生產(chǎn)線在線測試等，所能提供的硬件及
2、軟件資源非常有限，高質(zhì)量圖像與有限資源之間的矛盾尤為突出。傳統(tǒng)光學成像的模式主要針對獲取圖像的可視性，即要求光學成像系統(tǒng)在采樣時就能獲取高質(zhì)量的、人眼可直接識別的圖像，對于圖像處理，大多僅限于對于模糊圖像的恢復(fù)手段，也就是說，光學成像系統(tǒng)與圖像恢復(fù)并沒有作為統(tǒng)一、完整的系統(tǒng)綜合考慮，從而造成很大的資源浪費。在此背景下，本文將光學系統(tǒng)與計算機數(shù)字圖像處理系統(tǒng)結(jié)合在一起進行綜合優(yōu)化，在傳統(tǒng)光學成像系統(tǒng)中增加光學編碼器件，利用相位編碼技術(shù)對光信息直接進行編碼，經(jīng)探測器采樣后，再通過計算機進行信號重構(gòu)，獲取高質(zhì)量的可視圖像。不同于傳統(tǒng)成像方法“先采樣，后處理”的信號處理方式，本文所涉及的是一
3、種“先處理，后采樣，再復(fù)原”的新型計算成像方法，即將光學系統(tǒng)作為信號處理的一部分，探測器采樣的是經(jīng)處理后的壓縮信號，降低采樣信號總量，減輕探測資源壓力，通過數(shù)據(jù)重構(gòu)仍然可以獲取高質(zhì)量圖像。主要功能包括：(1)降低采樣數(shù)據(jù)量；(2)低分辨率信號采樣,高分辨率信號恢復(fù)；(3)突破衍射極限成像。本文所涉及的計算成像方法主要是對光信息進行相位調(diào)制，傳統(tǒng)光學成像系統(tǒng)中絕大多數(shù)對于光信息的相位特性考慮較少。相比振幅調(diào)制，相位調(diào)制對信號的強度損害較小，探測到的信號信噪比較高，更有利于探測微弱信號。我們分別針對相干光成像和非相干光成像這兩種情況，討論了兩種相位編碼成像方法，分別是頻譜面相位編碼成像和
4、相位編碼隨機投影成像，利用光學器件實現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮，實現(xiàn)信號的低分辨率采樣，高分辨率信號復(fù)原。優(yōu)化相位編碼板設(shè)計，使其更易加工實現(xiàn)。計算模擬其成I中文摘要基于相位編碼技術(shù)的計算成像方法研究像效果。以上兩種成像系統(tǒng)均可突破傳統(tǒng)成像系統(tǒng)信息總量受空間-帶寬積的限制，可實現(xiàn)信號的低分辨率采樣，高分辨率恢復(fù)。頻譜面相位編碼成像采樣率在25%左右，而相位編碼隨機投影成像理論上也可實現(xiàn)25%的采樣率成像。但本文采用線掃描的方式，應(yīng)用了一個維度的稀疏度，進行了成像模擬，結(jié)果表明，對于復(fù)雜圖像，采樣率在50%時，就可以取得較好的成像效果，對于信號稀疏度較大的情況,采樣率可以更低。同時，通過仿真發(fā)現(xiàn)，在不
5、考慮噪聲的前提下，該成像方法所復(fù)原的圖像空間頻率響應(yīng)曲線(SFR)，在中高頻段的響應(yīng)率高于傳統(tǒng)成像的衍射極限。數(shù)值仿真驗證了上述兩種成像方法的可行性，特別是簡化后的相位編碼板，其成像效果同樣良好，具有一定的實際應(yīng)用價值。關(guān)鍵詞：計算成像；相位編碼；壓縮；圖像重構(gòu)；高分辨率作者:孫建超指導(dǎo)老師:許峰II基于相位編碼技術(shù)的計算成像方法研究英文摘要StudyofcomputationalimagingbasedonphaseencodingtechniqueAbstractCurrently,therequirementforopticalimagingdetectionisgetting
6、higherandhigherinmanyareas.Gettinghigh-definitionandhigh-resolutionimageisanimportantmeansoftargetrecognitioninmanyfields.Withthedevelopmentofopticaltechnology,especiallythegreatprogressofdetectortechnologymakesitpossibletoobtainhigh-qualityimage.However,high-qualityimageisaccompaniedbythegrowt
7、hofstorageandprocessingresources,atthesametimethedemandofopticalparametersismoreandmorestrict.Insomespecificareas,suchasaerospaceandonlinetestingofproductionlineswherehardwareandsoftwareresourcesisverylimited,thecontradictionbetwe
