压缩感知OMP算法应用在高动态光学投影层析成像

图像与多媒体技术・Ｉｍａｇｅ＆Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　压缩感知ＯＭＰ算法应用在高动态光学投影层析成像　文／杨小　肖化　高动态光学投影层析成像不　足之处在于对生物体有较大的高　曝光辐射，而压缩感知可以降低　采样率，减少采样时间，本文提　出将压缩感知应用在高动态光学　投影层析戍像，利用压缩感知的　正交匹配追踪ＯＭＰ算法对图像进　行压缩重建　该方案可以使采集　的数据减少３０％，从而降低高曝光　辐射的影响，并能对生物体进行　三维重构　＿　＿　ｌ　ｌ图１：０．３ｍｓ采样率为０．７的ｃｓ重建图像　图２：ＨＤＲ图像　、。　【关键词】高动态光学投影层析戍像压缩感　知匹配追踪三维重构　高动态光学投影层析成像是利用其记录　的数莸｛Ｊ　比十实际场景对应点的实际亮度值，　它可以逼真地描述亮度人范围变化场景的光学　３实验结果　如图３所示，采用ＯＭＰ算法来重建　像．　能有效的减少３０％数据的采样。经过相机的　Ｉ｛Ｊｊ　．高动念、彪学投影层析成像（Ｈｉｇｈ　信息，再经过反投影得到清晰的截面　合成ｉ　维图像。　ｄｙｎａｍｉｃ　ｒａｎｇｅ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ　ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ，　ＨＤＲ—ＯＰＴ）１，｛　物ｌ廷学ｆ　应用　仪成熟，ｆ｝ｌ　动态光学投影　析成像还口ｊ’以简化对　乍物体进行前期的处理，不　进行染色处理，　线忖：拟合和融合各个曝光度所对应的信息后，　合成ＨＤＲ图像，再通过Ｒａｄｏｎ逆变换町以得　赴小足之处足岛曝光　仃的辐射悱　会伤害生　物体的健康．，１　最影响后续的观测效果，而　缩感知（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ　Ｓｅｎｓｉｎｇ，ＣＳ）技术的　优蚺　】’利川ｔ俏号的稀缺　，通过采集少量　投影数　对　像信　进行精确　构，提出将　订利Ｊ　观测鲜活的生命体以及时后续的进一步　的观测．　要是对麻醉的红肚玻璃鱼进行曝光　到ｆｉ：肚玻璃鱼的截面图，然后合成的　维图像，　这样可以得到各个方向上的截面图，有利于观　测红肚玻璃鱼的身体结构。　处理，为Ｊ　获得清晰的　像，将Ｉ韦Ｉ绕红肚玻璃　龟进行２００个角度的拍摄．每个角度的『【ｊｊ隅为　１．８。，　但可以清晰的获得红刖一玻璃组的内部　４结论　主要介绍对高动态光学层析成像中的　足之处，在于对牛物体存在比较大的高曝光辐　射，提出将压缩感知结合高动态光学层析成像，　ＣＳ技术结合高动态光学投影层析成像。存ＣＳ　众多＂｝　－｝　，其Ｉ　ｌ：交　配追踪（Ｏａｈｏｇｏｎａｌ　Ｍａｔｃｈｉｎｇ　Ｐｕｒｓｕｉｔ，ＯＭＰ）馆法，　有Ｒ￣Ｊ＇－亟建效　特征，而Ｈｌ刊时简化数据的处　量。在每个角　度　采取０．３ｍｓ～１．７ｍｓ范　的曝光时间，　间隔为０　２ｍｓ共有８张／ｆ　同曝光时间的图片。　利用¨　缩感知的ＯＭＰ算法对　片进行Ｊ　利｝｛］ＣＳ技术对信号采集少量投影值便能精确　重构出信号　这样理论上便可以减少高曝光的　辐射量。采用ＯＭＰ算法莺建　像，采样率为　Ｏ．７，能减少３０％的采样数据，有效的减少的　１　ＯＭＰ算法　ｃｓ锋｝　ｈ　ＯＭＰ算法　要根捌ＭＰ［５１　锋｝』　的麟本．　踏求实现，赴迭代过程ｒｔ　、　找最　缩采样重建，使用峰值信噪比（Ｐｅａｋ　Ｓｉｇｎａｌ　ｔｏ　Ｎｏｉｓｅ　Ｒａｔｉｏ，ＰＳＮＲ）值米做比较，采用　测　值来　成随机矩阵埘原始数据采样，从而疗便　算采样率的人小。观测值的增人，也会使得　迭代次数和采样率也增大，ＰＳＮＲ值随之增人。　１为采样率足０．７的ＣＳ重建效粜　，　Ｉｑ以看　，仃【】ｊ　能的测　姆　Ｉｑ－的列来无限遇近被表，Ｊ　ｆ｝ｌ，从『ｎ　／～：３刈－最优的稀疏遇近，使得ｘ　ｊ　Ｙ的　采样时间，重建的三维红肚玻璃鱼的图像效果　较好，达到千叽期目的。　钱，　最小。ＯＭＰ算法　每次迭代过程ｒ｝１埘传　感　，　的列呆川贪婪算法进行选择，嘤求在迭　代－ｔＩ所选择…柬的列　ｊ　ｊ前的兀余向最达到最　人　度地十¨天　每次迭代中埘所选择的　部　构质量较好，各个纹理细节清晰ｕ　参考文献　［１］Ｄｏｎｏｈｏ　Ｄａｙｉｄ　Ｌ．Ｃｏｍｐ　ｒｅｓ　ｓｅｄ　Ｓｅｎ　ｓｉｎｇ［Ｊ］．　Ｉ　ＥＥＥ　Ｔｒａｎ　ｓ　ａｃｔ　ｉ　ｏｎ　ｓ　ｏｎ　１　ｎｆｏ　ｒｉｎａｔ　ｉ　０ｎ　信息保存完好，基本达到处理的要求．　与　样　莩为Ｏ．７，减少ｒ　３０％　原始　像相比较，　ｊ　进行Ｉ】　交化处理，恢复奸　阶的列向量和戏　，　的投影系数，刘迭代次数达到稀疏度Ｋ，强　制迭代停Ｉ　扶ｆ　原始小川曝光时　的　，通过　的数据量，缩娥的采样时间，而重掏结果的　ＰＳＮＲ俯为４０　７８ｄＢ．重建效果基本达到了　续处理的要求。为Ｊ　获得更好的重建图像的质　量，同时减少采样率和数据处理量，选取的　Ｔｈｅｏｒｙ，２　００６，５　２（０４）：ｌ　２　８９－１　３０６．　［２］Ｃａｎｄ　ｅ　Ｓ　Ｅ　Ｊ．Ｃｏｍｐｒｅ　ｓ　Ｓｉ　ｖｅ　Ｓａｍｐｌ　ｉｎｇ［Ｊ］．　Ｍａ　ｒｔ　ａ　ＳａＩ１Ｚ　ＳＯｌ　６，２　０　０　６，１　７（０　２）：Ｐ　ｄ　ｇｓ．１　４　３　３－１４　５　２．　ＣＳ的ＯＭＰ＂法，时原始　像进行ＣＳ重构。　Ｍ值为３６０，对每次曝光图像的的ＣＳ采样率　为Ｏ　７，这样每张　像就能减少３０％的数据采　［３］Ｂａ　ｒａ　ｎｉｔｌｋ　Ｒｉ　Ｃ　ｈａ　ｒｄ　Ｇ．Ａ　Ｌｅｃｔ　Ｕ　ｒｅ　ｏＩ１　２　ｃＳ重建　集。　通过线性拟合，合成高动态　像如图２所　＜＜下转７５页　７４・电子技术与软件工程Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｍａｇｅ＆Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ・图像与多媒体技术　攘¨Ⅲ耍　广义Ｐｅｔｅｒｓｏｎ图的列表边染色　【关键词】广义Ｐｅｔｅ　ｒ　ＳＯｉｌ图列表边染色组　列表边染色是边染色的加强　版，对于图（　的每个边给出一个　可选用的颜色列表，染色时从列　表中任选一种颜色，使相邻边的　颜色互不相同就是列表边染色。　近３０年采染色理论研究的一个　核　４２问题是列表边染色猜想、即　每一个无环多重图的更色数等于　列表边色故　该猜想已被广泛研　究，其中最著名的结果是Ｇａ１　ｖｉｉ１　在１　９９５年证明列表边染色猜想在　二亩：多重图上成立　这篇丈章着　重在广义ＰｅＩ　ｅ　ｒ　ｓＯｉｌ图上研究列　表边染色，用做图的方法找到广　义Ｐｅｔ　ｅ　ｒ　ＳＯｉｌ图的边染色的染色　规律、并运用著名的组合零点定　理、积和式及其算法设计　将广　义Ｐｅｔ　ｅ　ｒ　ｓｏｎ图的列表边染色问题　转化为多项式问题，从而证明了　表染色足这一概念的延伸　ｌ９９４年Ｔｈｏｍａｓｓｅｎ　在文献中址明Ｊ　如　【刘Ｇ址、　面图，那么ｌ　Ｇ足５一ｒ】Ｊ＇选的　ｌ９９３　Ｖｏｉｇｔ在文献ｌｌ】ｉｉ【　明』　存　一个　４一ｌ・ｎ筮的、　ｆＩｆ图。　合零点定理积和式　沦足一Ｉ、Ｊ发展迅速而【Ｌｊ、　』　ｊ　泛　何关列表　色的ｉ　ｉ心　题足由诸多　家　　ｌＪ列＆边染色的色数　ｊ　提Ｈ｛的列捉染也ｊｆ隧ｉ，　！边染色色数十｝】Ｉ¨＿Ｊ　个过　得到完，、的ｈｉ：叫。　的新兴　科，历史只何２００多年。它源ｊ　刈一　：　Ｉ＇ｌｔ＿『ｒ泛流传的数字游戏的难题　ｆ究，学　们　彤ｆ究这　问题的基础Ｉ，义陆续提…　的　色猜想和哈密顿　路等Ｉ　翘√　慨仃　埘　：　ｌ实践的研究，也彳丁理沦研究的¨题。可　本艾以广义Ｐｅｔｅｒｓｏｎ　Ｉ　为例列这’猜想　进行证『蝈。通过佧　的Ｐ＇Ｆ２米找广义Ｐｅｔｃｒｓｏｎ　图的边染色的染色觇｝ｔ－ｔ以此水得到边染色的色　数：再将广义Ｐｅｔｅｒｓｏｎ｛　转化为多项式，刷积　以这样蜕，图沦的Ｊ，Ｊ史是一个　沦【ｊｌ实践ｊ　司　ｆｌ＜ｊ技腱过　。　（）ｆ　纪－｛１后剃是　沦的成Ｋ阶段　随蕾　现代　，　和科学技术的发展．　ｌ、　’；　，通计ｌ、心　的　论ｒ１－｝　多　算　，Ｊ　…　ｆｉ、ｆｉ　－０　Ｊ　ｒ泛的Ｊ、　，比如运簿　：、　币ｌｌｌ式米　汁　法，求ｉ受彩项　℃的各项系数，通　过组合零ｔ　定理　Ｉ｝Ｊｌｊ，　｛刮侧良边染色的色数。　最终将两个色数进仃比划的搿　结论　：、　、境ｆ　｛）’　、｝Ｌ！．ｒ　：、　化　勿理、礼会利学、经济篱理等儿　澜　所　１预备知识　１．１列表染色猜想　刈　的染包问题的｛ｉＪｆ宄一直足　沦界的　焦点，『划的列丧染乜　题　足图染色问题的推　ｒｊ，ｊ表边染色猜想在广叉Ｐｅｔｅ　ｒ　ｓＯＩｌ　图Ｐ（Ｉ１，ｋ）（ｋ＝２　３）上成立　仃的领域，很多方而都得到１ｒ快速发展　ｌ冬Ｊ的染色理论ｒｊ现　丈　｝．　仃｛　密切的联　系：例　时间表、排课表的排列Ｉ＇ｌ　题，　｝　多排　题，电路精密的设计，存储ｌ　确的｛　盟等　０　ｑ题　ｆｆ联系，它的应ｊ｛ｊ卜分广泛　Ｊ冬Ｉ的染色问题也一　址　沦　的热点，列　，ｆ【｝义　Ｉ　染色的概念仃１　同之处　Ｅ（Ｇ）一｛Ｉ，２，…，ｋ｝址从Ｇ的边集构成的　＜＜上接７４页　ｂ）为ｘｙ坐标下截面图　（ｃ）为ｙｚ坐标下的截面图　（ｄ）为ＸＺ坐标下的截面图　图３：三维重建图　Ｃｏｍｐ　ｒｃ　ｓ　ｓｉ　ｖｃ　ＳｅＩ１　ｓｉｎｇ［Ｊ］．Ｉ　ＥＥＥ　Ｓｉ　ｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅ　ｓ　ｓ　ｉ　ｎｇ　Ｍａｇａｚｉ１］ｅ．２００７：１—９．　Ｆ１　ｃ　ｑｔｌ　ｅ　ｎｃ　ｙ　１）ｉ　ｃ　ｔ　ｉ　ｏｉｉ｜ｉ　ｒ　ｉ　ｅ　ｓ［川．Ｉ　Ｅ　ＥＥ　Ｔ１’｝ｌ　ｎ　ｓ　ａ　ｃｔｉ　ｏｎ　ｓ　ｏ１１　Ｓｉ　ｇｉ１ａ１　Ｐ　ｒｏｃｅ　ｓ　ｓｉ　究，２　０ｌ　６（０１）：７４—７　８．　［８］Ｆｅ　ｉ　Ｐ．，ｎ】Ｚ．，ＷａＩ１ｇ　Ｘ．．ｅｔ　ａ　１．ｔｔｉ　ｇｈ　Ｄｙｉｉａ　ｎ１ｉ　ｃ　Ｒａ　ｎｇｃ　０Ｐｔ　ｉ　ｃＩｊｌ　Ｐ　ｒｏｊｅ　ｃｔｉ　ｏＩ１　４］ｃａｎｄｅ　ｓ　Ｅｎｌｎｌａ　ｎ　Ｌｌｅ１　Ｊ．，Ｒｏｍｂｅ　ｒｇ　Ｊ　ｕ　Ｓｔｉ　ｎ　Ｋ．Ｓ　ｉ　ｇ　ｎ　ａ　１　Ｒ　ｃ　ｃ　ｏ　ｖ　ｅ　ｒ　Ｙ　ｆＩ－ｏｍ　Ｒ　ａ　ｎ　ｄ　ｏｍ　ｎｇ　１　９９　３．４１（１　２）：３　３９　７—３４ｌ　．　［６］马小薇．基于压缩感知的ｏｍｐ图像重构算　法改进［Ｊ］．电子科技，２　０１　５，２８（０４）：５Ｉ－　５　３．　Ｔｏｉｎｏ　ｇ　ｒ　ａ　Ｐｈ　Ｙ（Ｉ｛ｄｒ０　Ｐｔ）［Ｊ］．０　Ｐｔ　ｉ　ｃ　ｓ　Ｐ　ｒｏｊｃｃｔｉ　ｏｎ　ｓ［Ｃ］．Ｅｌｅｃｔ　ｒｏｉｌｉ　ｃ　１ｍａｇｉ　ｎｇ，　２　００５：７　０—８６．　ＥｘＰ　ＦＯ　Ｓ　Ｓ　２　０１　２，２　０（０８）：８８　２４－８　８　２８．　５］Ｍ　ａ　１　１　ａ　ｔ　Ｓ．（　，Ｚ　Ｉ１　ａ　ｎ　ｇ　Ｚ　ｈ　ｉ　ｆ　ｅ　ｎ　ｇ　Ｍ　ａ　ｔ　ｃ　ｈ　ｉ　ｉ１　ｇ　Ｐ　Ｌｌ　１　ｓ　ｕ　ｉ　ｔ　ｓ　ｗ　ｉ　ｔ　ｈ　Ｔ　ｉ　ｎｌ　ｅ—　［７］王军，孔令斌，赵洁．基于压缩感知　的ｏｍｐ改进重构算法［Ｊ］．光通信研　作者单位　华南师范大学　广东省广州市　５１　０００６　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ电子技术与软件工程・７５