一种单像素探测边缘检测方法及设备.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115035140A(43)申请公布日2022.09.09(21)申请号202210429222.X(22)申请日2022.04.22(71)申请人中国科学院合肥物质科学研究院地址230031安徽省合肥市蜀山区蜀山湖路350号(72)发明人王英俭时东锋陈亚峰黄见苑克娥杨威令狐彬乔春红(74)专利代理机构合肥市上嘉专利代理事务所(普通合伙)34125专利代理师郭华俊(51)Int.Cl.G06T7/13(2017.01)G06V10/145(2022.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称一种单像素探测边缘检测方法及设备(57)摘要本发明属于计算成像和边缘检测领域，特别涉及一种单像素探测边缘检测方法及设备。所述边缘检测方法包括以下步骤：步骤S1：生成二维调制信息矩阵A，并将二维调制信息矩阵A平移一个单位得到二维调制信息矩阵B；步骤S2：分别使用二维调制信息矩阵A和二维调制信息矩阵B对照明光进行调制；步骤S3：分别探测两组调制后的照明光穿透目标物体或经目标物体反射后的光信号总强度值，得到两组光信号总强度值；步骤S4：根据两组所述光信号总强度值使用重建算法计算目标物体的边缘信息。本发明相比于传统利用图像来检测物体边缘，这种方法不需要重建物体的图像而直接得到物体的变换。CN115035140ACN115035140A权利要求书1/2页1.一种单像素探测边缘检测方法，其特征在于，所述边缘检测方法包括以下步骤：步骤S1：生成二维调制信息矩阵A，并将二维调制信息矩阵A平移一个单位得到二维调制信息矩阵B；步骤S2：分别使用二维调制信息矩阵A和二维调制信息矩阵B对照明光进行调制；步骤S3：分别探测两组调制后的照明光穿透目标物体或经目标物体反射后的光信号总强度值，得到两组光信号总强度值；步骤S4：根据两组所述光信号总强度值使用重建算法计算目标物体的边缘信息。2.根据权利要求1所述的单像素探测边缘检测方法，其特征在于，所述二维调制信息矩阵A中每个矩阵的表达式如下：0p(x，y；L，θ)＝hR(L)δ(xcosθ+ysinθ‑L)所述二维调制信息矩阵B中每个矩阵的表达式如下：pt(x，y；L，θ)＝p0(x，y；L+1，θ)0其中，p(x,y；L,θ)为二维矩阵中对应着坐标(x，y)处的元素值，hR(L)等于哈达玛矩阵中第R行[L]列的值，[L]为不大于L的最大整数值，δ为狄拉克函数，θ为与x轴的夹角。3.根据权利要求1所述的单像素探测边缘检测方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：步骤S21：将所述二维调制信息矩阵A和二维调制信息矩阵B发送至成像系统，产生两组调制后的照明光；步骤S22：将两组调制后的照明光依次照射目标物体；步骤S23：接收照明光穿透目标物体或者经目标物体反射后的光信号。4.根据权利要求1所述的单像素探测边缘检测方法，其特征在于，所述步骤S3中用二维调制信息矩阵A调制后得到的光信号总强度值Iθ0的计算方式如下：用二维调制信息矩阵B调制后得到的光信号总强度值的计算方式如下：其中，f(x,y)为目标物体的二维分布函数，p0(x,y；L,θ)为调制后的照明光信息。5.根据权利要求1所述的单像素探测边缘检测方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括以下步骤：步骤S41：根据两组光信号总强度值计算梯度信息；步骤S42：根据所述梯度信息计算出横坐标正方向的夹角从0到179度中所有梯度的拉东谱线，并按角度顺序排列后得到梯度的拉东谱；步骤S43：根据所述拉东谱采用滤波反投影算法计算目标物体的边缘信息。6.根据权利要求5所述的单像素探测边缘检测方法，其特征在于，所述根据拉东谱计算目标物体边缘信息的表达式具体如下：2CN115035140A权利要求书2/2页‑1其中B代表反投影算子，S代表滤波函数，Ft代表逆傅里叶变换，F’(L,θ)代表边缘拉东谱，*代表卷积运算。7.根据权利要求1所述的单像素探测边缘检测方法，其特征在于，所述步骤S4之后还包括步骤S5：将目标图像置于M*N的方格矩阵内，记录目标图像的边缘点坐标，并与步骤S1‑S4所得的目标轮廓点坐标求取质均方根误差。8.一种单像素探测边缘检测设备，其特征在于，所述检测设备包括调制单元，用于生成二维调制信息矩阵A，并将二维调制信息矩阵A平移一个单位得到二维调制信息矩阵B；光源，用于根据调制单元生成的二维调制信息矩阵A和B对光信息调制后从照向目标物体；探测器，用于分别探测两组调制后的照明光穿透目标物体或经目标物体反射后的光信号总强度值，得到两组光信号总强度值；计算单元，用于根据两组所述光信号强度值使用重建算法计算目标物体的边缘信息；显示单元，用于对目标对象的轮廓进行显示。9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，介质上存有