基于物理增强拉赫尔-高斯编码的超低采样比率高保真单像素成像
光学
2025-05-01 v1
摘要
单像素成像（SPI）提供了一种无需光栅扫描系统或多像素探测器即可捕获目标场景的前所未有的技术。然而，在当前研究中，几乎没有报道能够在不额外算法的情况下实现高空间质量和低于5%的采样比率。为克服这些挑战，本文展示了一种新颖的拉赫尔-高斯单像素成像（LGSI）技术，实现了超低采样比率（3%）和超高空间成像质量（结构相似性（SSIM）为0.739，峰值信噪比（PSNR）为20.762 dB）。其基本方法依赖于对离散正交物理LG矩进行差分调制以增强编码图案，从而通过对结构光强度的线性加权来重建照明目标对象。凭借这种正交机制，LGSI在图像质量和计算效率方面均优于非正交矩。对比重建图像的功率谱分析表明，LGSI在性能上优于哈德韦尔单像素成像（HSI）和傅里叶单像素成像（FSI）。我们的结果表明，将多维结构光场编码为一种有前景的路径，可实现低采样比率、通用性和物理端富化的单像素成像。
引用
@article{arxiv.2504.21290,
title = {High-Fidelity Single-Pixel Imaging at Ultra-Low Sampling Ratios via Physically Enhanced Laguerre Gaussian Encoding},
author = {JunYi Xiong and Can Su and ZhiYuan Wang and YangYang Xiong and HongJie Wang and MengQiang Cai and GuiYuan Cao and XioaHua Deng and ZhongQuan Nie and WeiChao Yan and BaoHua Jia},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.21290},
year = {2025}
}