压缩感知鬼边缘成像技术

"Compressed Ghost Edge Imaging - 郭辉, 何儒勇, 魏朝鹏, 林泽群, 王乐, 赵生妹 - 南京邮电大学信号处理与传输研究所" 在光学成像领域，压缩鬼影边缘成像（Compressed Ghost Edge Imaging，CGEI）是一种创新的成像技术，它通过利用结构化的散斑图案和像素位移来获取未知物体的边缘信息。这项技术的主要优势在于，它能够以较低的硬件要求实现高质量的边缘成像，即仅使用一个无空间分辨率的桶检测器收集输出数据。 CGEI的工作原理是：首先，一组带有像素偏移的结构化散斑图案投射到目标物体上。这些散斑图案由随机分布的光点组成，能够产生复杂且可预测的光照效果。由于物体的形状和特征会影响散斑图案的分布，因此这些图案包含了物体边缘信息的编码。然后，收集由物体反射或透射后的光强信息，但不进行任何空间分辨率的解析，即通过桶检测器进行非空间分辨的光强度测量。 接下来的关键步骤是应用压缩感知算法。压缩感知理论指出，可以通过远少于传统方法所需的采样点来重构信号，尤其是当信号具有稀疏特性时。在这种情况下，物体的边缘信息可以被视为信号的稀疏表示。通过将桶检测器的检测结果与预先知道的结构化散斑图案相结合，可以解码出水平和垂直方向上的边缘信息。最后，通过二维边缘信息重建物体的边缘轮廓，从而实现高清晰度的边缘成像。 实验和数值模拟的结果表明，CGEI方案相比传统的边缘成像方法，具有更高的图像质量和更低的系统复杂性。这种技术对于那些对硬件成本、尺寸或者功耗有严格限制的应用场景，如远程成像、微纳光学或者医学成像，具有极大的潜力。同时，CGEI也展示出了在低光照环境或者使用较少的探测器像素情况下获取精确边缘信息的能力，这进一步降低了系统的需求和提高了系统的便携性。 压缩鬼影边缘成像是压缩感知理论与光学成像技术结合的典范，它不仅提供了一种新的成像方法，还为未来优化和简化成像系统的设计开辟了新的路径。