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基于神经网络的大孔径厚针孔成像复原算法研究

李冬 盛亮 李阳 段宝军

李冬, 盛亮, 李阳, 等. 基于神经网络的大孔径厚针孔成像复原算法研究[J]. 强激光与粒子束, 2022, 34: 064002. doi: 10.11884/HPLPB202234.210345
引用本文: 李冬, 盛亮, 李阳, 等. 基于神经网络的大孔径厚针孔成像复原算法研究[J]. 强激光与粒子束, 2022, 34: 064002. doi: 10.11884/HPLPB202234.210345
Li Dong, Sheng Liang, Li Yang, et al. Research on algorithm for restoration of large aperture and thick pinhole imaging based on neural network[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2022, 34: 064002. doi: 10.11884/HPLPB202234.210345
Citation: Li Dong, Sheng Liang, Li Yang, et al. Research on algorithm for restoration of large aperture and thick pinhole imaging based on neural network[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2022, 34: 064002. doi: 10.11884/HPLPB202234.210345

基于神经网络的大孔径厚针孔成像复原算法研究

doi: 10.11884/HPLPB202234.210345
基金项目: 卓越青年基金项目(JQZQ021901)
详细信息
    作者简介:

    李 冬,742944723@qq.com

  • 中图分类号: TL99

Research on algorithm for restoration of large aperture and thick pinhole imaging based on neural network

  • 摘要: 为了更好地获取低强度辐射源空间分布图像,提出一种使用神经网络算法将大孔径厚针孔退化图像复原的方法。建立了孔径5 mm、10 mm、15 mm的厚针孔模型,获得了3600个汉字形状辐射源的厚针孔退化图像集。基于DnCNN神经网络模型,建立了大孔径厚针孔退化图像复原神经网络,并与维纳滤波、Lucy-Richardson这些传统算法进行了比较。在考虑噪声影响后,利用迁移学习理论,对原神经网络模型进行迁移训练,再对含噪大孔径厚针孔退化图像进行复原。神经网络算法复原的RMSE明显低于传统方法,迁移学习显著减小了噪声的影响。证明了神经网络算法在大孔径厚针孔退化图像复原领域的优越性,并验证了神经网络方法复原含噪大孔径厚针孔退化图像的可行性。
  • 图  1  模拟厚针孔模型

    Figure  1.  Thick pinhole simulation model

    图  2  蒙特卡罗软件结果

    Figure  2.  Monte Carlo software results

    图  3  DnCNN网络结构图

    Figure  3.  Diagram of DnCNN network structure

    图  4  训练结果

    Figure  4.  Training results

    图  5  维纳滤波复原结果

    Figure  5.  Wiener filter restoration result

    图  6  L-R算法复原结果

    Figure  6.  L-R algorithm restoration results

    图  7  10mm孔径厚针孔退化图像添加噪声

    Figure  7.  10 mm aperture thick pinhole degraded image adds noise

    图  8  神经网复原结果

    Figure  8.  Neural network restoration results

    表  1  测试数据平均RMSE

    Table  1.   RMSE of test data

    aperture/mmaverage RMSE
    516.6067
    1030.4662
    1535.3384
    下载: 导出CSV

    表  2  测试数据平均RMSE

    Table  2.   Comparison of average RMSE of test data

    aperture/mmaverage RMSE
    Wiener filteringLucy-Richardsonneural network
    5 46.654 6 48.316 8 16.781 9
    10 48.873 6 50.161 2 31.144 2
    15 50.613 4 50.845 5 36.294 7
    注:加粗字体为每行最优值。
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-08-09
  • 修回日期:  2021-12-21
  • 网络出版日期:  2021-12-13
  • 刊出日期:  2022-06-15

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