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专利号: 2022103431282
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-22
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种端到端的光谱重建方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、重建高光谱图像

S1‑1通过自适应编码模板,构建自适应编码孔径快照系统传感模型:y=Hf+n

其中,y是传感器采集的原始图像,H表示系统观测矩阵,f表示待恢复的原始高光谱图像,n为传感器噪声;

S1‑2、根据上述模型,初步重建高光谱图像;

S2、将得到的高光谱图像作为优化神经网络的输入,根据端到端的光谱重建模型,训练神经网络参数,计算损失函数;

S3、将错误反向传播到待设计的编码模板,改变编码模板设计参数,继续训练此模型,直至重建出高质量的高光谱图像。

2.根据权利要求1所述的端到端的光谱重建方法,其特征在于,所述步骤S1中,系统观测矩阵H由下式获得:H=TPD其中,T∈{0,1}表示编码模板状态,0代表关闭,1表示打开;P表示色散元件离散化模M(N型;D表示与传感器像素尺寸相关的空间抽取,所述色散元件离散化模型具体表示为P∈R+L‑1)×MNL。

3.根据权利要求2所述的端到端的光谱重建方法,其特征在于,所述传感器采集的原始图像 所述系统观测矩阵 所述待恢复的原始高光谱图像f∈MNL

R ,所述传感噪声 其中,R表示维度,M表示空间原始图像的长度,N表示空间原始图像的宽度,L表示光谱波段数。

4.根据权利要求3所述的端到端的光谱重建方法,其特征在于,所述步骤S1‑2中,初步重建高光谱图像的方法为,采用图像先验作为正则化来约束解空间,求解最小化问题获得高光谱图像:MNL

其中,τ是平衡参数,μ是惩罚参数,e∈R 为辅助变量, 中下标2表示L2范数,右上角的2表示平方,该式求解可分为两个子问题,从而找到最小化的f和e。

5.根据权利要求1所述的端到端的光谱重建方法,其特征在于,所述步骤S2中优化神经网络为CA‑Unet网络。

6.根据权利要求5所述的端到端的光谱重建方法,其特征在于,所述步骤S2中端到端的光谱重建模型为:其中,θ表示光谱重建网络的优化参数,包括编码模板设计参数,H为系统观测矩阵,用于光谱重建网络优化的,M(·)表示整个光谱重建网络,αR(t)表示正则化,实现编码模板二值化。

7.根据权利要求6所述的端到端的光谱重建方法,其特征在于,所述R(t)表示为:其中,ti,j∈{0,1}表示编码模板的二值化。

8.根据权利要求7所述的端到端的光谱重建方法,其特征在于,所述损失函数表示为:其中, 为重建的每一个像素点的高光谱值,光谱损耗最小化了重建图像和真值光谱特征之间的角度。

9.根据权利要求7所述的端到端的光谱重建方法,其特征在于,所述步骤S3中,编码模板设计参数为系统传感矩阵的有限等距性质常数δ,δ表示为随机编码孔径图案结构的函数:T=t(δ),其中,t(·)表示有限等距性质常数δ到系统观测矩阵的映射函数。

10.一种端到端的光谱重建系统,其特征在于,包括物镜、自适应编码模板、中继镜、棱镜、灰度相机,所述自适应编码模板包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上执行权利要求1‑9任意一项所述端到端的光谱重建方法的计算机程序。