摘要：中长波红外成像探测器成本高昂,成为该波段高分辨成像和实时显示的巨大挑战。本文提出一种高效合并分块压缩感知方法(Multi-block Combined Compressed Sensing,MBCS),适用于基于焦平面阵列的压缩成像系统,它结合了并行采样和快速重建优势,可通过低分辨红外探测器实现低分辨并行测量和高分辨图像快速重建。与传统的基于压缩感知超分辨成像相比,该方法可提升高分辨图像重建的质量,同时实现高速重建。本文对光学系统原型和MBCS重建模型测量矩阵构建过程进行了研究,讨论了合并块大小对重建性能的影响,发现存在最优块大小使重建速度与重建质量都最优。此外,本文还实现了基于GPU加速的MBCS重建算法,用于进一步改进并行成像系统的图像重建速度。仿真和光学实验验证了该光学系统并行采样和快速重建策略的有效性,512×512分辨率成像与显示速度可达到5 Hz。

摘要：压缩感知成像技术是压缩感知与空间光调制技术结合的产物,其可突破Nyquist-Shannon采样定理限制,实现了亚采样成像,并且具降维探测和高通量测量等优势,具有巨大的发展潜力和应用前景。目前国际上已利用压缩感知成像技术有效地实现了光谱成像、时间分辨成像、相位成像等研究。作为近十几年来发展起来的一种前沿技术,压缩感知成像已逐渐从基础研究走向应用,特别在高维光信号测量和极弱光测量领域有了进一步的发展,具有十分重要的应用前景。本文综述了压缩感知成像研究现状及在荧光成像工程化方面的进展,并提出发展基于压缩感知成像技术的生物荧光传感颠覆性技术的建议,为我国极弱光信号探测与量子精密测量技术发展规划的制定提供参考。