單像素?cái)?shù)碼相機(jī)的研究.pdf

1、2006年，Duarte M F、Davenport M A、Takhar D等人結(jié)合壓縮傳感理論與光學(xué)成像，成功地設(shè)計(jì)出了單像素?cái)?shù)碼相機(jī)。單像素?cái)?shù)碼相機(jī)嚴(yán)格地滿足壓縮傳感理論，驗(yàn)證了壓縮傳感理論的正確性，也打破了現(xiàn)在現(xiàn)代相機(jī)單一性地向高像素發(fā)展的模式，實(shí)現(xiàn)了只用一個(gè)單光子探測(cè)器以及遠(yuǎn)小于原圖像信息的數(shù)據(jù)就可以重構(gòu)出高像質(zhì)的圖像的目的，使數(shù)碼相機(jī)的發(fā)展不再受限于電子傳感器的大小，開(kāi)辟了數(shù)碼相機(jī)發(fā)展的新方向。單像素?cái)?shù)碼相機(jī)因其許多獨(dú)特的優(yōu)

2、點(diǎn)而備受關(guān)注，成為未來(lái)數(shù)碼相機(jī)發(fā)展的趨勢(shì)之一。針對(duì)單像素?cái)?shù)碼相機(jī)的深入研究，本文主要完成了以下幾個(gè)方面的工作：
　?。?）系統(tǒng)地介紹了單像素?cái)?shù)碼相機(jī)的理論基礎(chǔ)——壓縮傳感理論，詳細(xì)地介紹了壓縮傳感理論的三個(gè)主要內(nèi)容：稀疏表示信號(hào)、測(cè)量矩陣和重構(gòu)算法。
　?。?）針對(duì)壓縮傳感理論的重構(gòu)算法的不足之處提出了三個(gè)方面的改進(jìn)，包括：1）根據(jù)圖像特征判斷進(jìn)行貪婪算法重構(gòu)圖像時(shí)選擇逐行還是選擇逐列重構(gòu)；2）提出自適應(yīng)迭代次數(shù)的MP算法和

3、OMP算法；3）結(jié)合距離與內(nèi)積的匹配準(zhǔn)則的貪婪追蹤算法。通過(guò)用Matlab仿真，比較這三種改進(jìn)后的重構(gòu)算法與改進(jìn)前的重構(gòu)算法獲得的像質(zhì)的高低，從而說(shuō)明三種改進(jìn)后的重構(gòu)算法有利于進(jìn)一步的提高像質(zhì)。
　?。?）詳細(xì)的介紹了單像素?cái)?shù)碼相機(jī)的理論，包括：1）經(jīng)典的單像素?cái)?shù)碼相機(jī)的結(jié)構(gòu)圖、實(shí)驗(yàn)原理；2）單像素?cái)?shù)碼相機(jī)的核心器件——DMD；3）在不改變測(cè)量次數(shù)的前提下，提出了通過(guò)增加DMD的負(fù)12度的方向的光線收集，達(dá)到充分利用DMD全部像素

4、以及提高重構(gòu)質(zhì)量的目的；4）介紹了DMD可以加載的測(cè)量矩陣——部分哈達(dá)瑪矩陣、置亂二值分塊對(duì)角矩陣、稀疏隨機(jī)二值矩陣、托普利茲和循環(huán)測(cè)量矩陣，同時(shí)對(duì)具有很大發(fā)展?jié)摿?、很可能?shí)現(xiàn)硬件化的置亂分塊哈達(dá)瑪稀疏矩陣進(jìn)行了介紹；5）闡述了在重構(gòu)算法中對(duì)測(cè)量矩陣和目標(biāo)圖像的重新排列的方法，顯示了仿真的結(jié)果；6）列舉了單像素?cái)?shù)碼相機(jī)的一系列優(yōu)點(diǎn)，說(shuō)明了研究單像素?cái)?shù)碼相機(jī)的意義；7）列舉了單像素?cái)?shù)碼相機(jī)實(shí)驗(yàn)的要求和注意事項(xiàng)。
　　（4）對(duì)單像素?cái)?shù)