一種最佳階數(shù)估算方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種最佳階數(shù)估算方法。該方法適用于估算高階鬼成像像質最好時對應的階數(shù),此時的階數(shù)稱為最佳階數(shù)。圖像信息區(qū)域像素數(shù)對應的像素塊數(shù)稱為有效像素數(shù)。通過仿真鬼成像實驗對參考圖像和物圖像進行高階處理,仿真出重建圖像并計算其對比度與載噪比,結合高階鬼成像像質評估方法,估算高階鬼成像在不同有效像素數(shù)的條件下對應的最佳階數(shù),并初步推測最佳階數(shù)與有效像素數(shù)之間的關系。本方法以重建圖像的數(shù)據(jù)信息為基礎,綜合考慮了對比度和載噪比對圖像質量的影響。與傳統(tǒng)確定最佳階數(shù)方法相比,本發(fā)明的像質評價更全面,更符合實際實驗結果,具有更高的實用性。
【專利說明】一種最佳階數(shù)估算方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于圖像質量評估【技術領域】,特別是一種最佳階數(shù)估算方法。
【背景技術】
[0002] 鬼成像(ghostimaging)又稱雙光子成像(two-photonimaging)或關聯(lián)成像 (correlatedimaging),是一種利用雙光子符合探測恢復待測物體空間信息的一種新型成 像技術。傳統(tǒng)的光學觀察是基于光場的強度的分布測量,關聯(lián)光學則基于光場的強度的關 聯(lián)測量,并且現(xiàn)有的成像技術主要利用光場的一階關聯(lián)信息(強度與位相),而經(jīng)典鬼成像 利用的光場的二階關聯(lián)被認為是一種強度波動的統(tǒng)計相關。1995年,Pittman首先報道了 利用SPDC方法產(chǎn)生糾纏光,并以此完成鬼成像實驗。但是基于熱光源的鬼成像質量較差, 影響了鬼成像的實用性。(PittmanTB,ShihYH,StrekalovDV,SergienkoAVOptical imagingfbymeansoftwo-photonquantumentanglementPhys.Rev.A52R3429 1995) 研宄表明,高階鬼成像可以提高成像質量,隨著階數(shù)的增加,利用光場的高階關聯(lián)可以顯著 提高成像對比度。2009年,KamWaiCliffordChan小組研宄了高階鬼成像,發(fā)現(xiàn)除了對比 度,載噪比也是評價高階鬼成像圖像質量的重要參數(shù),載噪比越高,圖像質量越好。(Chan KWC1OiSullivanMN1BoydRWHigh-orderthermalghostimagingOpt.Lett. 34 3343 - 3345 2009)目前通常只采用對比度或者載噪比其中一個參數(shù)來評價高階鬼成像的 圖像質量。隨著物光階數(shù)的增加,對比度和載噪比先上升再下降,在某個特定的物光階數(shù)出 現(xiàn)峰值。對比度和載噪比各自的峰值所對應的物光階數(shù)并不同,如何選擇合適的物光階數(shù) 是提高鬼成像質量的關鍵問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種確定最佳階數(shù)估算方法,建立圖像質量評價模型,通 過數(shù)值擬合初步推測最佳階數(shù)與有效像素數(shù)之間的關系。
[0004] 實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術解決方案為:一種最佳階數(shù)估算方法,包括以下步驟:
[0005] (1)高階鬼成像是由信號光源通過BS分成兩束相關光,一束光直接由C⑶接收,被 稱為參考光源,另一束光通過物體后由桶探測器接收,被稱為物光源,通過提高參考光源和 物光源的信號階數(shù)來提高圖像質量,即根據(jù)公式
[0006]
【權利要求】
1. 一種最佳階數(shù)估算方法,其特征在于包括以下步驟: (1) 高階鬼成像是由信號光源通過BS分成兩束相關光,一束光直接由CCD接收,被稱為 參考光源,另一束光通過物體后由桶探測器接收,被稱為物光源,通過提高參考光源和物光 源的信號階數(shù)來提高圖像質量,即根據(jù)公式
進行計算后可得到重建圖像;其中,Gm,n(X)是重建圖像;是物光源;I(s) (x)是參考 光源,s是指計算到的第幾個樣本;N是樣本數(shù);m,n分別為物光源和參考光源的階數(shù); (2) 將重建圖像數(shù)據(jù)歸一化后乘以255,使其壓縮到0到255范圍內(nèi),根據(jù)公式
計算重建圖像的對比度和載噪比;其中V表示對比度,CNR表示載噪比,尖括號〈> 表示 均值,Xin為圖像信號區(qū)域;Xout為圖像背景區(qū)域,A表示取標準差; (3) 設對比度曲線函數(shù)為V=K(m),階數(shù)ml為對比度最大時對應的階數(shù),設載噪比曲 線函數(shù)為CNR=L(m),階數(shù)m2為載噪比最大時對應的階數(shù),隨著物光源階數(shù)的增加,對比度 和載噪比先上升再下降時出現(xiàn)峰值; 高階鬼成像像質最好時對應的階數(shù)稱為最佳階數(shù),設最佳階數(shù)為mO,此時對應的重建 圖像像質最好;對比度最大值與載噪比最大值分別對應一個階數(shù)ml、m2,由高階鬼成像圖 像質量評價模型推到可得最佳階數(shù)mO與ml、m2重合,或者在ml和m2之間時的圖像質量最 好; (4) 圖像信息區(qū)域像素數(shù)對應的像素塊數(shù)稱為有效像素數(shù),分別選取加號、字母和漢字 的圖案作為模擬對象,由步驟(1)、步驟(2)計算各有效像素數(shù)條件下不同物光源階數(shù)對應 的對比度和載噪比,再由步驟(3)中對比度和載噪比共同影響的高階鬼成像圖像質量評價 模型評估圖像質量,從而得到各有效像素數(shù)條件下的最佳階數(shù)所在范圍,對最佳階數(shù)所在 范圍取平均值,將該平均值數(shù)據(jù)與有效像素數(shù)進行擬合,得到最佳階數(shù)與有效像素數(shù)的擬
2. 根據(jù)權利要求1所述的最佳階數(shù)估算方法,其特征在于步驟2中的n為l,m為1到 60 〇
【文檔編號】G06T7/00GK104484879SQ201410797066
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月19日 優(yōu)先權日:2014年12月19日
【發(fā)明者】張聞文, 斯雪峰, 何睿清, 張偉良, 李百凌, 陳錢, 顧國華, 何偉基, 錢惟賢, 隋修寶, 屈惠明, 路東明, 于雪蓮, 任侃, 王利平, 王慶寶, 張毅 申請人:南京理工大學