【摘 要】
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单像素成像是一种新型的成像技术,通过单像素探测器获取目标物体信息并通过计算成像的方法重建出物体图像。在近十年里,单像素成像越来越受关注,这是因为单像素探测器比二维阵列传感器更容易制造,有望解决二维阵列传感器难于实现非可见光波段成像的困难。单像素成像技术在光学成像领域具有重要的科学意义和应用价值。目前,能获取物体的色彩信息的单像素成像技术并不多见,且现有的彩色单像素成像需要耗费大量的测量次数导致实验
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单像素成像是一种新型的成像技术,通过单像素探测器获取目标物体信息并通过计算成像的方法重建出物体图像。在近十年里,单像素成像越来越受关注,这是因为单像素探测器比二维阵列传感器更容易制造,有望解决二维阵列传感器难于实现非可见光波段成像的困难。单像素成像技术在光学成像领域具有重要的科学意义和应用价值。目前,能获取物体的色彩信息的单像素成像技术并不多见,且现有的彩色单像素成像需要耗费大量的测量次数导致实验过程需要耗费较长的时间,大大降低了成像效率,阻碍了相关研究工作的应用。本文为了解决目前二维彩色单像素成像方案测量次数多和运算采集时间长的问题,提出二维彩色傅里叶单像素压缩成像方案。利用自然物体在傅里叶变换域所具有的稀疏性,设计了基于拜耳滤镜的彩色傅里叶基底照明花样。利用该花样进行照明可以将物体空间信息和色彩信息分别压缩编码在傅里叶变换域的低频和高频部分。模拟仿真和实物实验均证明了所提出方法的有效性。在测量次数远少于图像像素总数的情况下,所提出的方法能重建清晰、色彩完好的二维图像。在二维彩色傅里叶单像素成像基础上,进一步开展了三维彩色傅里叶单像素成像的研究。通过对单像素成像的探测光路进行调制,进一步将目标物体的深度信息进行编码,实现了将物体的色彩、深度和空间信息分别压缩编码在傅里叶变换域的高频、中频和低频部分。通过这种方法,实物实验证明了所提出方法的有效性。在测量次数远少于图像像素总数的情况下,所提出的方法能重建细节清晰、高度精确且色彩完好的三维图像。在彩色傅里叶单像素成像研究的基础上,本文进一步开展了多光谱傅里叶单像素成像的研究,分别设计了能用于获取四波长和九波长多光谱图像的空间光调制滤镜,并提出了相应的图像重建算法,最后通过数值仿真验证了该方法的有效性。
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