南京理工大学 电子工程与光电技术学院，江苏 南京 210000
为了消除采样过程中的噪声干扰，进一步提高重构图像质量，针对数字微镜阵列（DMD）与桶探测器在测量过程中点对点采样产生的起伏噪声导致图像信噪比降低的问题，提出基于哈达玛矩阵编码测量的压缩采样成像方法。首先采用DMD分区控制方法，利用哈达玛编码测量，计算获得低分辨率的粗糙图像，接着在预测的重要小波系数所在区域，对同一尺度上的重要区域利用哈达玛矩阵进行投影，同时计算出这些区域的小波系数，最后通过小波逆变换获得重构图像。实验表明，在测量噪声为0.2倍的热噪声下，只需要10%的采样率，通过哈达玛编码测量，图像峰值信噪比从1398 dB最高提高到34.56 dB，提高了20.58 dB，成像质量明显改善，清晰度高。当存在较大的测量噪声时，该方法可以大幅提高图像的信噪比，尤其适用于微弱光信号条件下的高灵敏压缩采样成像。
压缩成像 哈达玛矩阵 小波系数 数字微镜阵列 compressed sampling hadamar matrix wavelet coefficients digital micro-mirror device
南京理工大学 电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
为了在现有的采样条件下, 通过新的压缩采样方式获得计算量小且质量更好的图像, 提出了基于压缩感知与扩展小波树的自适应压缩成像方法。首先将图像投影到分区控制的DMD上, 获得图像在低分辨率下的测量值, 并通过压缩感知重构算法重构出低分辨图像, 接着利用扩展小波树预测重要小波位置, 通过DMD在小波域采样获取图像的细节信息, 最后由小波逆变换恢复高分辨率图像。将该方法与最小化全变分算法(TVAL3)和近来提出的基于扩展小波树的自适应成像算法(EWT-ACS)效果进行对比, 实验结果表明, 以boat图像为例, 在压缩感知采样率为0.75, 整体采样率为10%的无噪声条件下, 该方法相较于TVAL3、EWT-ACS算法信噪比提高了4.63 dB和2.87 dB, 在附加噪声条件下成像效果也较好。该方法能极大地降低压缩感知重建算法的运行时间, 同时减少采样次数, 具有较好的抗噪性。
压缩感知 压缩采样 小波树 数字微镜阵列 compressed sensing compressed sampling wavelet tree digital micro-mirror device
北京无线电计量测试技术研究所, 北京 100854
针对光子计数系统实现三维成像速度缓慢的问题, 提出一种基于小波树和哈达玛矩阵的自适应快速三维压缩成像方法。利用哈达玛矩阵调制投影图案提高采样效率, 被调制的短脉冲结构光照射场景, 单像素光子计数探测器采集回波。通过分析低分辨率图像的小波树选择采样区域, 使用哈达玛矩阵调制所选采样区域得到的投影图案, 可采集图像细节, 多阶段采样后利用哈达玛反变换恢复出高分辨率图像。实验结果表明, 采集并恢复出一幅512×512像素的三维图像的时间最快可达到41 s。
三维成像 光子计数 小波树 哈达玛矩阵 3D imaging photon counting wavelet tree Hadamard Transform
Author Affiliations
Abstract
1 Jiangsu Key Laboratory of Spectral Imaging & Intelligence Sense (SIIS), Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China
2 Key Laboratory of Intelligent Perception and Systems for High-Dimensional Information of Ministry of Education, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China
3 e-mail: hewj@mail.njust.edu.cn
In this Letter, free-space optical (FSO) communication using patterned modulation and bucket detection is introduced to improve the bit error rate (BER) performance in complex and noisy environments. The scattered light is averaged in this communication structure. Second-order correlation, wavelet normalization, and compressed sensing are combined in the reconstruction algorithm. A signal with N bits is reconstructed well from much less than N measurements. Numerical simulations and experiments are performed without the narrowband optical filters used in traditional FSO communication. It can also be employed in real networks where secure communication is required. This provides the great opportunity to pave the way for real applications of FSO communication.
060.4510 Optical communications 060.2605 Free-space optical communication Chinese Optics Letters
2016, 14(11): 110607
1 南京理工大学电子工程与光电技术学院微光夜视技术实验室, 江苏 南京 210094
2 南京理工大学紫金学院, 江苏 南京 210046
建立了伪随机码测距的系统测距模型，从光子统计理论出发提出一种新的系统输出信噪比模型。蒙特卡罗算法模拟不同系统死时间下，系统输出信噪比和伪随机码码型的关系。理论模型与蒙特卡罗仿真基本吻合，结果表明信噪比随着伪随机码1的比例增大先增大再减小，选择最佳的发送码型可以获得最佳信噪比。根据新的模型，系统死时间的降低可提高信噪比，光子计数值增大，信噪比先增大再减小。引入系统高斯抖动，重构接收脉冲时间记录值，码速越高单点记录值出现误差的可能性越大，选取1 GHz的码发送速率可完全避免距离数值误差。
遥感 统计光学 激光测距 雪崩触发概率 信噪比模型 系统抖动 光学学报
2014, 34(10): 1012001
