圖像復原論文

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1、數(shù)字圖像復原課程名：數(shù)字圖像處理班級：姓名：:復原技術論文1、摘要圖像是人類視覺的基礎，給人具體而直觀的作用。圖像的數(shù)字化包括取樣和量化兩個步驟。數(shù)字圖像處理就是將圖像信號轉換成數(shù)字格式，并利用計算機進行加工和處理的過程。閣像復原是閣像處理屮的一個重要問題，對子改善閣像質:k具有重要的意義。解決該問題的關鍵是對圖像的返化過程建立相應的數(shù)學模型，然后通過求解該逆問題獲得圖像的復原模型并對原始圖像進行合理估計。木文主要介紹了目前常用的兒種閣像復原方法，詳細的介紹了維納濾波、正則濾波、LR算法和盲區(qū)卷積。關鍵詞：圖像S原、維納濾波、正則濾波、LR算法、盲

2、區(qū)卷積、2、圖像復原的概念圖像復原也稱圖象恢復，是圖象處理中的一大類技術。所謂圖像復原，是指去除或減輕在獲収數(shù)字圖像過程中發(fā)生的圖像質量下降（退化）這些退化包括由光學系統(tǒng)、運動等等造成圖像的模糊，以及源自電路和光度學因素的噪聲。圖像復原的FI標是對退化的圖像進行處理，使它趨昀丁?復原成沒有退化的理想圖像。成像過程的每一個環(huán)節(jié)（透鏡，感光片，數(shù)字化等等）都會引起退化。在進行圖像復原時，既可以用連續(xù)數(shù)學，也可以用離散數(shù)學進行處理。其次，處理既可在空間域，也可在頻域進行。巾于引起圖像返化的因素眾多，且性質各不相同，目前沒有統(tǒng)一的復原方法，眾多研宂人員根據(jù)

3、不同的應川物理環(huán)境，采川了不同的退化模型、處理技巧和估計準則，從而得到了不同的復原方法。3、幾種較經(jīng)典的復原方法介紹圖像復原算法有線性和非線性兩類。線性算法通過對圖像進行逆濾波來實現(xiàn)反卷積，這類方法方便快捷，無需循環(huán)或迭代，直接可以得到反卷積結果，然而，它有一些局限性，比如無法保證圖像的非負性。而非線性方法通過連續(xù)的迭代過程不斷提卨復原質fi,直到滿足預先設定的終止條件，結果往往令人滿意。但是迭代程序導致計算量很大，圖像復原時耗較長，有時甚至需要兒個小時。所以實際應用中還耑要對兩種處理方法綜合考慮，進行選擇。（1）維納濾波法維納濾波法是由Wiene

4、r首先提出的，應用于一維信號處理，取得了很好的效果。之后，維納濾波法被用于二維信號處理，也取得了不錯的效果，尤其在圖像S原領域，由于維納濾波U?算量小，笈原效果好，從而得到了廣泛的應用和發(fā)展。維納濾波器尋找一個使統(tǒng)計誤差函數(shù)Ae2=E{(f-f)2}(7)最小的估計｝E是期望伉操作符，/是未退化的閣像。該表達式在頻域可表示為F(iv)=[_J

5、W，v)

6、2付(W，v)

7、H(?,V)

8、2+sz/(w,v)/szz(w,v)]GM其中，表示返化函數(shù)H(w,v)2=H*(w,v)//(w,v)表示W(wǎng)(w)的復共軛S八u,v)=

9、N(w,v)

10、2表示噪聲

11、的功率譜Sy(w,v)=

12、F(w,v)

13、2表示未退化IS像的功率譜比率S,/w，v)/S,/w,v)稱為信噪功率比。在IPT屮維納濾波使用函數(shù)deconvwnr來實現(xiàn)的。<2)正則濾波法另一個容易實現(xiàn)線性復原的方法稱為約束的最小二乘方濾波，在IPT中稱為正則濾波，并且通過函數(shù)deconvreg來實現(xiàn)。在最小二乘復原處理中，常常耑要附加某種約朿條件。例如令Q為f的線性算子，那么最小二乘方復原的問題可以看成使形式為(2?的函數(shù)，服從約束條件g~Hf有附加條件的極值fu)題可以用拉格朗日乘數(shù)法來處理。尋找一個使下述準則函數(shù)為最小:W)=2A2Qf+2S~

14、Hf-n=n2的最小化悶題，這種式中A叫拉格朗FI系數(shù)。通過指定不同的Q，可以得到不同的復原目標。(3)Lucy-Richardson算法L-R算法是一種迭代非線性復原算法，它是從最大似然公式印出來的，圖像川泊松分布加以模型化的。當下面這個迭代收斂時模型的最人似然函數(shù)就可以得到一個令人滿意的方程：A+iy)=Ay)[/2(--x,-y)*g(X’?)](io)fk(x,y)A*代表卷積，/代表未退化閣像的估計，g和h和以前定義一樣。在IPT中，L-R算法由名為deconvlucy的函數(shù)完成的。(4)盲去卷積在圖像S原過程屮，最困難的問題之一是，如何

15、獲得PSF的恰當估計。那些不以PSF為基礎的圖像a原方法統(tǒng)稱為盲區(qū)卷積。它以MLE為基礎的，即一種用被隨機噪聲所干擾的量進行佔計的最優(yōu)化策略。工具箱通過函數(shù)deconvblind來執(zhí)行盲區(qū)卷積。4、結論笈原是圖像處理的一個重要內(nèi)容，它的主要目的是改善給定的圖像質量并盡可能恢笈原圖像。圖像在形成、傳輸和記錄過程中，受各種因素的影響，圖像的質量都會有所丁降，典型表現(xiàn)有圖像模糊、失真、有噪聲等。這一質S:下降的過程稱為圖像的退化。圖像復原(或稱圖像恢復)的目的就是盡可能恢復退化圖像本來面目。而且通過本次編寫，我學到很多自己以前未涉獵的知識，開拓了視野，為

16、以后的工作和學習奠定了堅實的基礎。