光子比特：基于二值泊松统计的过采样图像采集
信息论
2015-05-28 v2 多媒体
math.IT
摘要
我们研究一种类似于传统摄影胶片的新型图像传感器。该传感器的每个像素具有二值响应，仅给出局部光强度的一比特量化测量。为分析其性能，我们将过采样二值传感方案形式化为一个基于量化泊松统计的参数估计问题。我们证明，在单光子量化阈值和大过采样因子下，估计方差的 Cramér-Rao 下界 (CRLB) 趋近于理想无量化传感器的下界，即如同传感器测量中不存在量化一样。此外，证明了该 CRLB 可由最大似然估计器 (MLE) 渐近达到。通过证明我们问题的对数似然函数是凹的，我们保证了迭代算法在寻找 MLE 时的全局最优性。基于合成数据和一个原型传感器拍摄的图像的数值结果验证了我们的理论分析，并证明了我们图像重建算法的有效性。它们也表明了过采样二值传感方案在高动态范围摄影中的潜在应用。
引用
@article{arxiv.1106.0954,
title = {Bits from Photons: Oversampled Image Acquisition Using Binary Poisson Statistics},
author = {Feng Yang and Yue M. Lu and Luciano Sbaiz and Martin Vetterli},
journal= {arXiv preprint arXiv:1106.0954},
year = {2015}
}