1.用于搜索相机曝光最优码字序列的适应度函数构建方法,其特征在于,包括:(1)对于编码曝光成像拍摄方式,定义曝光快门码字序列:式中,Si(i=1,2,...,n)为二进制码字序列数值,n表示码字序列长度,Si=1表示相机快门开启,Si=0表示相机快门关闭;所述码字序列表达式中“1”的个数为r,“0”的个数为t,有n=r+t;
(2)对所述曝光快门码字序列进行离散傅里叶变化操作,计算第一评价准则因子C1:C1=min(|F(S)|)
其中,F(·)表示离散傅里叶变换操作,min(·)表示计算最小值操作;第一评价准则因子C1表示码字序列点扩散函数幅值的最小值;
(3)计算第二评价准则因子C2:
其中,var(·)表示计算方差操作;第二评价准则因子C2表示码字序列自相关程度,表示码字序列点扩展函数的幅值变化剧烈程度;
(4)计算在编码曝光成像拍摄方式下的第三评价准则因子C3:其中, 表示相机单位曝光时间内获取图像的平均强度;
T表示曝光时间,T·r/n表示编码曝光模式下的实际曝光时间;
表示解卷积噪声因子,A为编码曝光短曝光模式下的单位矩阵,为一维的循环矩阵;
表示相机成像过程中的信号非相关项噪声成分,为固定值;
C表示相机常数,C·T·r/n表示信号相关项噪声成分,随曝光时间增加而增加的;
第三评价准则因子C3表示编码曝光模式采集的运动模糊图像信噪比;
(5)计算第四评价准则因子C4:
C4=mean(|F(S)|/(S+1))
第四评价准则因子C4表示获取图像的低频成分;
(6)构建适应度函数H;
其中,α1,α2,α3,α4依次表示第一评价因子C1、第二评价因子C2、第三评价因子C3、第四评价因子C4的权重系数。
2.基于适应度函数的相机编码曝光最优码字序列搜索方法,其特征在于,利用遗传算法进行全局搜索,同时引入模拟退火算法进行局部最优解搜索;构建适应度函数H;
设定算法的初始化参数,包括初始种群大小、个体数量、交叉概率、变异概率、迭代次数阈值、模拟退火算法初始温度、稳定温度、退火比率Ratio以及适应度函数阈值;
当适应度函数H满足阈值条件或迭代次数i达到设定的迭代次数阈值时,则全局搜索结束,最终得到的解作为编码曝光最优码字序列;
具体过程包括:
第1次进行全局搜索时,令i=1,i表示全局迭代次数,以给定的随机初始种群为全局搜索种群,以后每次进行全局搜索前,i加上1,更新种群和最优解;
第i次全局搜索进行第1次局部搜索时,令ij=i1,ij表示第i次全局搜索过程中的第j次局部搜索,每一次进行局部搜索前,j加上1;
步骤1:全局搜索,计算种群输入对应的适应度函数Hi′;通过交叉和变异得到下一次迭代的种群结果;
步骤2:引入模拟退火算法开展局部搜索:
在交叉和变异后得到的种群结果中进行一次随机扰动,产生一个扰动新解并计算其对应适应度函数Hi″;
计算适应度函数Hi′和适应度函数Hi″的差,得到△Hi=Hi′-Hi″;
若△Hi<0,则接受该扰动新解,作为此次搜索的局部最优解,并在下一次全局搜索时更新最优解;
若△Hi≥0,则根据Metropolis准则进行处理;
步骤3:判断适应度函数Hi′是否满足阈值条件或全局迭代次数i是否达到初始设定的迭代次数阈值,如果两个条件中有一个满足时,退出全局搜索,搜索过程结束,最终得到的最优解作为编码曝光最优码字序列;否则,重复步骤1和步骤2。
3.如权利要求2所述的基于适应度函数的相机编码曝光最优码字序列搜索方法,其特征在于,所述根据Metropolis准则进行处理是指:从(0,1)区间中随机挑选一个数R,计算下述不等式:R≤exp(-ΔHi/Tij) (7)其中,Tij表示第i次全局搜索中第j次局部搜索的模拟退火算法温度;
若公式(7)成立,则接受该扰动新解,作为此次搜索的局部最优解,并在下一次全局搜索时更新最优解,结束模拟退火局部搜索,执行步骤1;
若公式(7)不成立,则舍弃该扰动新解,根据设置的退火比率Ratio,计算下次模拟退火温度Ti(j+1)=Tij*Ratio,并重复步骤2,继续进行局部最优解搜索;
当下次模拟退火温度Ti(j+1)等于初始设定的稳定温度Tfinal时,结束模拟退火局部搜索,执行步骤1。