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专利号: 2021103150373
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于convGRU‑U‑Net的计算鬼成像重建算法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:步骤1,利用相位掩模照射在目标物体上,通过桶探测器获得总光强,将所述总光强和对应相位掩模输入到convGRU网络中,模拟关联成像过程,直到convGRU网络的损失函数保持稳定;

步骤1具体为:

利用Hadamard矩阵生成的相位掩模作为随机相位掩模,具体表述如下:H1=[1] (1),

式(1)、(2)、(3)中, 为克罗内克积;n代表阶数;HN为N阶Hadamard矩阵的结果;

将所述随机相位掩模依次投影到目标物体上,通过桶探测器获得总光强,其中,第t张相位掩模得到的总光强为Bt;对所述总光强进行repeat操作,使其变为一个大小为32*32的图像,将所述图像和其对应的相位掩模均作为convGRU神经元单个状态下的输入;

步骤2,将步骤1的输出结果输入到U‑Net网络中来进行图像增强,直到convGRU‑U‑Net网络的损失函数保持稳定,获得计算鬼成像的成像结果。

2.根据权利要求1所述的基于convGRU‑U‑Net的计算鬼成像重建算法,其特征在于,将步骤1处理好的相位掩模xt及其对应的图像输入到convGRU网络中;除了第一个神经元,其他每个神经元还将其上一个时刻的神经元输出结果ht‑1均作为当前时刻convGRU神经元的输入;convGRU神经元的前向传播公式如下:zt=σ(Wz*[ht‑1,xt]+bz) (4),

rt=σ(Wr*[ht‑1,xt]+br) (5),

式(4)、(5)、(6)、(7)中,zt为更新门;ht‑1为t‑1时刻的神经元输出;xt为处理后的相位掩模;rt为重置门; 为中间状态;ht为t时刻convGRU的输出结果;WZ是对于z的卷积操作的权重矩阵;bz是对于z的卷积操作的偏移矩阵; 是对于 的卷积操作的权重矩阵; 是对于 的卷积操作的偏移矩阵;Wr是对于r的卷积操作的权重矩阵;br是对于r的卷积操作的偏移矩阵;

将输入结果合并,然后进行卷积操作,再通过layer normalization和relu激活函数得到重置门和更新门,将rt与ht‑1的点乘结果、xt和Bt均作为输入,进行卷积操作,并通过LN和sigmoid激活函数得到当前状态下的输出结果;

数据具体处理过程为:

当前相位掩模x经过repeat处理的对应的桶探测器值B以及上个convGRU神经元的输出h作为当前convGRU神经元的输入;通过对输入信息做卷积运算,并且通过LN正则化和relu激活函数得到r;将得到的r和上一个convGRU神经元的输出结果h进行点乘;将得到的结果和当前相位掩模x经过repeat处理的对应的桶探测器值B做卷积运算,并伴随LN和sigmoid激活函数得到结果w;当前相位掩模x经过repeat处理的对应的桶探测器值B以及上个convGRU神经元的输出h作为当前convGRU神经元的输入,通过对输入信息做卷积运算,并且由LN正则化和relu激活函数得到z;将z和w点乘的结果与h和(1‑z)点乘的结果相加,就得到了当前convGRU神经元的输出结果。

3.根据权利要求2所述的基于convGRU‑U‑Net的计算鬼成像重建算法,其特征在于,所述convGRU网络中包含N个神经元,每经过一次convGRU神经元相当于一次采样,即采样N次,convGRU网络最终输出的结果就为N次采样后关联计算的结果。

4.根据权利要求1所述的基于convGRU‑U‑Net的计算鬼成像重建算法,其特征在于,convGRU网络的损失函数表示如下:2

LconvGRU=∑i∑j(xi,j‑genei,j) (8),

式(8)中,gene为convGRU网络的生成结果;x代表的目标图像。

5.根据权利要求1所述的基于convGRU‑U‑Net的计算鬼成像重建算法,其特征在于,convGRU‑U‑Net网络的损失函数表示如下:2

LconvGRU=∑i∑j(xi,j‑resulti,j) (9),

式(9)中,result为整个网络的最终结果。