Hadamard编码调制关联成像的阈值处理研究

安晓峰; 李艳秋; 马海钰; 桑爱军

doi:10.3788/IRLA201847.1041002

Hadamard编码调制关联成像的阈值处理研究

doi: 10.3788/IRLA201847.1041002

1.
吉林工程技术师范学院信息工程学院,吉林长春 130052;
2.
吉林省量子信息技术工程实验室,吉林长春 130052;
3.
吉林大学通信工程学院,吉林长春 130022

基金项目:

吉林省省级产业创新专项资金（2018C040-4）

详细信息

作者简介:
安晓峰(1970-),男,副教授,硕士,主要从事数字图像处理领域等方面的研究。Email:an.xf@jlenu.edu.cn

中图分类号: O431.2

Research on thresholding method of Hadamard coded modulation correlation imaging

1.
School of Information Engineering,Jilin Engineering Normal University,Changchun 130052,China;
2.
Jilin Engineering Laboratory for Quantum Information Technology,Changchun 130052,China;
3.
College of Communication Engineering,Jilin University,Changchun 130022,China

摘要: 关联成像是一种通过单像素探测器以成像时间换取空间分辨率的新颖成像方案，然而，其存在重建质量低、数据采集时间长的问题。Hadamard编码调制计算关联成像能够实现高效率的成像，显著提高了关联成像方案的适用性，但是其独特的图像噪声集中现象是影响其实用化亟待解决的难题。通过分析Hadamard矩阵作为测量矩阵计算关联成像重建结果的噪声特点，基于图像分割理论，提出了一种利用阈值处理和形态学图像增强的Hadamard编码调制关联成像噪声压制方案，并通过实验验证了该方案的可行性，获得接近8 dB的光学图像增强。该方案对二值图像和灰度图像都有比较好的效果，其工作促进了关联成像技术的实用化。
- 关联成像 /
- Hadamard编码调制 /
- 阈值处理 /
- 图像噪声
Abstract: Correlation imaging is an innovative imaging scheme, which transforms the imaging time to a spatial resolution by a single pixel detector. However, there are problems of low reconstruction quality and long data acquisition time. Hadamard coded modulation computation correlation imaging can achieve efficient imaging and significantly improve the applicability, but the noise in imaging reconstruction, which restricted the practicability, is a challenge needs to be tackled urgently. A correlation imaging related noise suppression scheme was proposed by thresholding method and morphological image enhancement, by analyzing the noise characteristics of the reconstructed results of the correlation imaging, which the Hadamard matrix as a measurement matrix and the feasibility of this scheme was verified by experiments, and nearly 8 dB enhancement of optical image was achieved. This imaging scheme is efficient for two valued images and grayscale images, and its work promotes the practicability of correlation imaging technology.
- correlation imaging /
- Hadamard coded modulation /
- thresholding method /
- image noise

[1]	Han Shensheng. Intensity correlation imaging technology for remote sensing[J]. Spacecraft Recovery Remote Sensing, 2011, 32(5):44-50. (in Chinese)韩申生. 强度关联遥感成像技术[J].航天返回与遥感, 2011, 32(5):44-50.
[2]	Han Shensheng, Gong Wenlin, Chen Mingliang, et al. Research progress of GISC lidar[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(9):2547-2555. (in Chinese)韩申生, 龚文林, 陈明亮, 等. 基于稀疏和冗余表象的鬼成像雷达研究进展[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(9):2547-2555.
[3]	Shapiro J H. Computational ghost imaging[J]. Phys Rev A, 2008, 78:061802.
[4]	Zhang Erfeng, Lin Huizu, Liu Weitao. Corrected imaging technology[J]. National Defense Science Technology, 2014, 35(6):14-18. (in Chinese)张二峰, 林惠祖, 刘伟涛. 量子关联成像技术[J]. 国防科技, 2014, 35(6):14-18.
[5]	Olivas S J, Rachlin Y, Gu L, et al. Characterization of a compressive imaging system using laboratory and natural light scenes[J]. Applied Optics, 2013, 52(19):4515-4526.
[6]	Zhang Weiliang, Zhang Wenwen, He Ruiqing, et al. Iterative denoising ghost imaging based on local Hadamard modulation[J]. Acta Optica Sinica, 2016, 36(4):0411001. (in Chinese)张伟良, 张闻文, 何睿清, 等. 基于局部Hadamard调制的迭代去噪鬼成像[J]. 光学学报, 2016, 36(4):0411001.
[7]	Li Mingfei, Mo Xiaofan, Zhao Lianjie, et al. Single-pixel remote imaging based on Walsh-Hadamard transform[J]. Acta Physica Sinica, 2016, 65(6):064201. (in Chinese)李明飞, 莫小范, 赵连洁, 等. 基于Walsh-Hadamard变换的单像素遥感成像[J]. 物理学报, 2016, 65(6):064201.
[8]	Huo Juan, Li Mingfei, Yang Ran, et al. High sensitive near infrared imaging system based on single element detectors[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(S1):S104001. (in Chinese)霍娟, 李明飞, 杨然, 等. 基于单像素探测器的高灵敏度近红外成像系统[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(S1):S104001.
[9]	Zhang Yi, Wang Yong, Yue Jiang, et al. High sensitivity imaging based on DMD coding Hadamard transform[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(12):3819-3824. (in Chinese)张毅, 王勇, 岳江,等. DMD编码哈达玛变换高灵敏成像[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(12):3819-3824.
[10]	Zhang Zibang, Wang Xueying, Zheng Guoan, et al. Hadamard single-pixel imaging versus Fourier single-pixel imaging[J]. Optics Express, 2017, 25(16):19619-19639.
[11]	Wang Le, Zhao Shengmei. Fast reconstructed and high-quality ghost imaging with fast Walsh-Hadamard transform[J]. Photonics Research, 2016, 4(6):240-244.
[12]	Gonzalez R C, Woods R E, Eddins S L. Digital Image Processing Using MATLAB[M]. Ruan Qiuqi, translated. 2nd ed. Beijing:Tsinghua University Press, 2013:387-388. (in Chinese)冈萨雷斯, 伍兹, 艾丁斯. 数字图像处理的MATLAB实现[M]. 阮秋琦, 译. 第2版. 北京:清华大学出版社, 2013:387-388.
[13]	Chen Zhipeng, Shi Jianhong, Zeng Guihua. Thermal light ghost imaging based on morphology[J]. Optics Communications, 2016, 381:63-71.
[14]	Shibuya K, Nakae K, Mizutani Y, et al. Comparison of reconstructed images between ghost imaging and Hadamard transform imaging[J]. Optical Review, 2015, 22(6):897-902.
[15]	Sun M J, Meng L T, Edgar M P, et al. A Russian Dolls ordering of the Hadamard basis for compressive single-pixel imaging[J]. Scientific Reports, 2017, 7(1):3464.

[1]	刘禹彤, 李妍, 金璐, 汤化旭, 王舜, 吴雨聪, 冯悦姝. 基于深度学习的多分辨显微关联成像系统设计 . 红外与激光工程, 2023, 52(4): 20220461-1-20220461-8. doi: 10.3788/IRLA20220461
[2]	李晴宇, 谈志杰, 喻虹, 韩申生. X射线傅里叶关联成像中的康普顿散射噪声研究（特邀） . 红外与激光工程, 2021, 50(12): 20210734-1-20210734-9. doi: 10.3788/IRLA20210734
[3]	刘瑞丰, 赵书朋, 李福利. 单像素复振幅成像（特邀） . 红外与激光工程, 2021, 50(12): 20210735-1-20210735-16. doi: 10.3788/IRLA20210735
[4]	孙帅, 杜隆坤, 李东, 李月刚, 林惠祖, 刘伟涛. 极弱光关联成像研究进展及展望（特邀） . 红外与激光工程, 2021, 50(12): 20210819-1-20210819-18. doi: 10.3788/IRLA20210819
[5]	谭威, 黄贤伟, 蒋腾, 付芹, 南苏琴, 邹璇彭凡, 白艳锋, 傅喜泉. 复杂环境下含噪信号光对关联成像的影响研究(特邀) . 红外与激光工程, 2021, 50(12): 20210657-1-20210657-17. doi: 10.3788/IRLA20210657
[6]	程永强, 王宏强, 曹凯程, 刘康, 罗成高. 微波关联成像研究进展及展望（特邀） . 红外与激光工程, 2021, 50(12): 20210790-1-20210790-21. doi: 10.3788/IRLA20210790
[7]	李珮明, 蒋文杰, 赵海潇, 孙宝清. 掩膜版调制关联成像的发展及应用(特邀） . 红外与激光工程, 2021, 50(12): 20210738-1-20210738-14. doi: 10.3788/IRLA20210738
[8]	李美萱, 王红, 刘小涵, 刘明, 宋立军. 基于相位调制的运动目标多光谱关联成像研究 . 红外与激光工程, 2021, 50(7): 20210184-1-20210184-8. doi: 10.3788/IRLA20210184
[9]	黄见, 时东锋, 孟文文, 查林彬, 孙宇松, 苑克娥, 胡顺星, 王英俭. 光谱编码计算关联成像技术研究 . 红外与激光工程, 2021, 50(1): 20200120-1-20200120-8. doi: 10.3788/IRLA20200120
[10]	李美萱, 张斯淇, 李宏, 李楠, 任雨轩, 田嘉龙. 基于单次曝光多光谱关联成像系统带通滤波器的研究 . 红外与激光工程, 2020, 49(9): 20200169-1-20200169-7. doi: 10.3788/IRLA20200169
[11]	张家民, 时东锋, 黄见, 王英俭. 图像融合在偏振关联成像中的应用 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1226002-1226002(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1226002
[12]	张家民, 时东锋, 黄见, 王英俭. 全Stokes偏振关联成像技术研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(6): 624001-0624001(8). doi: 10.3788/IRLA201847.0624001
[13]	张家民, 时东锋, 黄见, 吕申龙, 王英俭. 前向调制散斑偏振关联成像技术研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(10): 1041001-1041001(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1041001
[14]	时东锋, 黄见, 苑克娥, 王英俭, 谢晨波, 刘东, 朱文越. 空间编码复用散斑多信息融合关联成像(特邀) . 红外与激光工程, 2018, 47(5): 502001-0502001(8). doi: 10.3788/IRLA201847.0502001
[15]	马菁汀, 刘尊龙, 王民航, 冯飞, 许江盟, 张卫杰. 数字微镜器件调制多波长关联成像系统 . 红外与激光工程, 2017, 46(9): 924001-0924001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0924001
[16]	杨建宇, 潘雷霆, 胡芬, 张心正, 许京军. 随机光学重构显微术及其应用研究进展 . 红外与激光工程, 2017, 46(11): 1103008-1103008(8). doi: 10.3788/IRLA201746.1103008
[17]	梁振宇, 樊祥, 程正东, 朱斌, 陈熠. 任意阶运动目标强度关联成像 . 红外与激光工程, 2017, 46(8): 824002-0824002(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0824002
[18]	施展, 樊祥, 程正东, 朱斌, 陈熠. 关联成像的点扩散函数分析法 . 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1124001-1124001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1124001
[19]	施展, 樊祥, 程正东, 朱斌, 张宏伟. 热光关联成像的均方收敛无偏估计方法 . 红外与激光工程, 2016, 45(4): 424003-0424003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0424003
[20]	靳辰飞, 胡鹏, 张思琦, 刘丽萍, 赵远, 谭立英. 增益调制激光雷达弱信号的双阈值处理分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2447-2452.

点击查看大图

计量

文章访问数: 515
HTML全文浏览量: 120
PDF下载量: 49
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

留言板

Hadamard编码调制关联成像的阈值处理研究

doi: 10.3788/IRLA201847.1041002

作者简介:
安晓峰(1970-),男,副教授,硕士,主要从事数字图像处理领域等方面的研究。Email:an.xf@jlenu.edu.cn

Research on thresholding method of Hadamard coded modulation correlation imaging

计量

Hadamard编码调制关联成像的阈值处理研究

doi: 10.3788/IRLA201847.1041002

1. 吉林工程技术师范学院信息工程学院,吉林长春 130052;

2. 吉林省量子信息技术工程实验室,吉林长春 130052;

3. 吉林大学通信工程学院,吉林长春 130022

作者简介:
安晓峰(1970-),男,副教授,硕士,主要从事数字图像处理领域等方面的研究。Email:an.xf@jlenu.edu.cn

English Abstract

Research on thresholding method of Hadamard coded modulation correlation imaging

1. School of Information Engineering,Jilin Engineering Normal University,Changchun 130052,China;

2. Jilin Engineering Laboratory for Quantum Information Technology,Changchun 130052,China;

3. College of Communication Engineering,Jilin University,Changchun 130022,China

全文HTML

目录

留言板

Hadamard编码调制关联成像的阈值处理研究

doi: 10.3788/IRLA201847.1041002

作者简介: 安晓峰(1970-),男,副教授,硕士,主要从事数字图像处理领域等方面的研究。Email:an.xf@jlenu.edu.cn

Research on thresholding method of Hadamard coded modulation correlation imaging

计量

出版历程

Hadamard编码调制关联成像的阈值处理研究

doi: 10.3788/IRLA201847.1041002

1. 吉林工程技术师范学院 信息工程学院,吉林 长春 130052; 2. 吉林省量子信息技术工程实验室,吉林 长春 130052; 3. 吉林大学 通信工程学院,吉林 长春 130022

作者简介: 安晓峰(1970-),男,副教授,硕士,主要从事数字图像处理领域等方面的研究。Email:an.xf@jlenu.edu.cn

English Abstract

Research on thresholding method of Hadamard coded modulation correlation imaging

1. School of Information Engineering,Jilin Engineering Normal University,Changchun 130052,China; 2. Jilin Engineering Laboratory for Quantum Information Technology,Changchun 130052,China; 3. College of Communication Engineering,Jilin University,Changchun 130022,China

全文HTML

目录

作者简介:
安晓峰(1970-),男,副教授,硕士,主要从事数字图像处理领域等方面的研究。Email:an.xf@jlenu.edu.cn

1. 吉林工程技术师范学院信息工程学院,吉林长春 130052;

2. 吉林省量子信息技术工程实验室,吉林长春 130052;

3. 吉林大学通信工程学院,吉林长春 130022

作者简介:
安晓峰(1970-),男,副教授,硕士,主要从事数字图像处理领域等方面的研究。Email:an.xf@jlenu.edu.cn

1. School of Information Engineering,Jilin Engineering Normal University,Changchun 130052,China;

2. Jilin Engineering Laboratory for Quantum Information Technology,Changchun 130052,China;

3. College of Communication Engineering,Jilin University,Changchun 130022,China