(m) Wj - 2, 1 [(^y d) - (b c)] 水平和垂直兩個子帶的小波系數可寫成兩個差值的和的形式，對于水平子帶小波系數 w)A =2 ![diff\+Cliff2] diff；=a-b = 2J '(vv), + η;；,) diff2 = c - d = Ii \ - W3j lc) (IV ) 對于垂直子帶小波系數 ^=2 iIdiJf-+diff\] Sffi=U-C = (wJk + wjj a =h-d = 2j (wj h - wjk) ^Sj 根據公式（IV)和（V)，對于水平和垂直子帶小波系數，利用小波兄弟系數關系分別求 組成小波系數的兩個差值，分別判斷其子系數重要性，即 對于已采樣小波系數ο。表示空間頻率方向為e(1位置為k ^的第Jtl層小波 系數，對應第Jtl層小波重要性閾值為thr ^將。作為父系數，則其4個子系數 1為,2*。2)、W,{-l,i2^,2h+l)、W/:-l,(2* m+l,2Ara)、 a. 若~^^。是水平子帶系數，即ed= 1 ;首先計算組成該系數的兩個差值(Iiffci^diffci2, 其中蝴m =27°-1W^+(Ad)，晰。然后比較 IdifTtllMdifT02 與決v若I^g+μ欲>2卜*)。，則4個子系數都是重要系數；若μ#ω I+I <決V 繼續分別比較IdifftllI與每辦;。以及Idifftl2I與備％。；若μ#01|>備伽；，則 Z L Σ 竹7。-以2*-。1為2)、^。-1，(24。1,2*。2+1)'是重要系數；右|(/故^ 2丨>'^*)。'則％。_1,(2*。1+1為2)、1/* ；_/()_1>(2*。|+1,2*02+1) 是重要系數； b. 若1^,A0 :是垂直子帶系數，即ed= 2 ;首先計算組成該系數的兩個差值ClifTc^diffci4, 其中離然后比較 Idiff03Mdiff04I 與岣。，若K#〇3|+|^m卜.，則4個子系數都是重要系數；若μ#ω|+ρ# ?4|< _。， 繼續分別比較IdiffJ與去從~以及|diff〇4|與每％;若，則 I. 2. L 01+1,~）是重要系數；右丨出瓦^〉·^"")。，則 。卜 2心+1>、WiL 是重要系數； c?若《為是對角子帶系數，即e。= 3 ;比較I wU與thrj(l，若|w^ I >#ι;。，則4個子 系數都是重要系數；若|〇" I < ，則4個子系數都是非重要系數。
3. 根據權利要求1所述的一種基于Haar小波兄弟系數的自適應壓縮采樣成像方法， 其特征在于：所述步驟三中，小波系數的獲取是利用DMD構成待采樣小波系數對應小波基， 通過分別對待采樣小波系數對應小波基表示的兩個空間區域的測量，結合小波兄弟系數關 系，獲取該小波系數： (1) 根據公式（I)，待采樣小波系數的值等于對應小波基表示的兩個目標區域DMD 測量值之差乘以分解尺度因子2、采樣一個Haar小波子帶系數 ，需要DMD進行兩次測 量，分別得到兩個目標區域測量值； (2) 同尺度同位移的不同子帶小波系數稱為兄弟系數，Haar小波兄弟系數對應相同空 間位置，包含相似的目標信息；通過利用小波兄弟系數關系，可減少所需DMD測量次數，提 高成像速度；具體地，公式（I)可改寫為 H'；. , -2 ； [(6/ + 6-)-(/)+ J)] U:、= 2 + Kc + 6')] (VI) U'； A -2 '[{a + d)-{b + c)] 根據公式（VI)，任一兄弟系數的兩次DMD測量值之和相同，對應同一個空間位置，設為 sum = a+b+c+d ;若待采樣小波系數的兄弟系數已采樣，則通過將其兩次DMD測量值相加計 算得到sum ;那么，對于待采樣系數，只需DMD測量一次得到一個測量值Hi1，另一個測量值m2 =sum-m1;再根據公式（VI)計算出相應的待采樣小波系數； (3) 構造采樣標記矩陣，其元素記為《I，其中表示系數w;未采樣， ?,% =1表示系數已采樣，用于判斷待采樣小波系數的兄弟系數的采樣情況，得到所需 DMD測量次數。
4. 根據權利要求1所述的一種基于Haar小波兄弟系數的自適應壓縮采樣成像方法，其 特征在于：所述步驟四中的構造采樣隊列PQ，將重要小波系數索引（e，j，k)加入隊列，將其 作為處理小波系數的數據結構，使用DMD獲取隊首索引對應待采樣重要小波系數，并預測 其子系數重要性，將重要子系數索引（e，j_l，k)添加到隊尾，對采樣隊列PQ的處理過程如 下： a. 將J層重要小波系數索引（e，J，k)按照對角、水平和垂直自帶的順序放入采樣隊列 PQ，完成初始化； b. 對于采樣隊列PQ隊首索引對應系數。，查詢采樣標記矩陣， 根據兄弟系數是否采樣，確定所需DMD測量次數；使用DMD采樣，并計算系數，標記 mef° ^=1; Jo >Λ〇 c. 如果索引對應系數所在層數Jtl= 1，采樣隊列中剩余索引對應的小波系數，結束采 樣；否則，按照上述子系數重要性判斷步驟，根據Haar小波父子系數和兄弟系數關系判斷 其子系數重要性，預測未采樣重要子系數位置，將對應的重要系數索引添加到隊尾； d. 從隊列中刪除隊首索引（?，'1〇,返回步驟b。
5.根據權利要求1所述的一種基于Haar小波兄弟系數的自適應壓縮采樣成像方法，其 特征在于：所述步驟四中的小波逆變換重構，選用Haar小波作為小波基，用零代替小波系 數矩陣中未采樣的非重要小波系數，通過小波逆變換得到目標圖像。
【專利摘要】本發明涉及一種基于Haar小波兄弟系數的自適應壓縮采樣成像方法，首先使用數字微鏡器件(DMD)獲取目標基準分辨率下全部小波系數，然后根據Haar小波父子系數和兄弟系數關系，結合預設小波重要性閾值，從基準分辨率開始，由該層已采樣系數預測下一層未采樣重要小波系數位置，并使用DMD構造小波基，采樣這些重要小波系數，得到更高分辨率的小波系數矩陣；重復預測和采樣過程，直到達到預設的成像分辨率結束采樣，通過小波逆變換得到目標場景圖像。本發明結合Haar小波兄弟系數信息，提高重要小波系數位置預測精度，減少了DMD采樣所需測量次數，提高了成像質量和成像速度。
【IPC分類】G01S17-89
【公開號】CN104656099
【申請號】CN201510064435
【發明人】趙鐵鹍, 孫香冰, 樊安倉, 孟麗娜, 王龍飛, 羅永強
【申請人】西安西光創威光電有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年2月8日