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《正則化圖像復(fù)原中的自適應(yīng)方法分析與實現(xiàn)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文星體和遙感圖像在成像過程中受大氣湍流引起畸變造成模糊；2）外界環(huán)境極度惡劣，造成成像設(shè)備感光元件性能受影響引入噪聲干擾，如熱噪聲，光噪聲等；3）成像時缺少光線造成圖像曝光不足，造成圖像失真影響圖像質(zhì)量；4）采集圖像過程中，設(shè)備受限或操作不當(dāng)造成失焦引起圖像模糊；5）成像設(shè)備和成像場景之間相對運動，造成圖像運動模糊；6）成像設(shè)備本身質(zhì)量所限，造成采集的圖像失真，模糊和噪聲干擾等，不能達(dá)到質(zhì)量要求。圖像復(fù)原的發(fā)展已經(jīng)有幾十年的歷史，在使用數(shù)字圖像之后，對于清晰圖像的追求使人們很早就發(fā)現(xiàn)了對圖像復(fù)原技術(shù)進(jìn)行研究的重要性。被上述各種因素降質(zhì)的圖像嚴(yán)重影響到其在現(xiàn)實科
2、研和生產(chǎn)中的實用性，因此需要保證得到清晰的圖像。最直觀的方法是引入更好更完善的設(shè)備，提高采集圖像的技能，改善圖像采集的環(huán)境等等，然后重新采集某個場景的圖像。然而，受經(jīng)費影響往往難以支付昂貴的設(shè)備費用，而額外的功能操作和設(shè)備的復(fù)雜性通常難以被人接受甚至無法被實現(xiàn)的，同時每個人采集圖像技能的培養(yǎng)更是需要很長時間，并且圖像采集的外界環(huán)境往往不能人為控制，最重要的是大部分情況下我們需要的場景不具有再現(xiàn)的可能性或者重現(xiàn)代價很高。20世紀(jì)進(jìn)行的很多空間探索活動中，美國和前蘇聯(lián)投入巨資建造的飛船和衛(wèi)星獲得了很多關(guān)于地球和其他天體的圖像，然而由于當(dāng)時技術(shù)局限導(dǎo)致采集設(shè)備性能有限造成內(nèi)部性能限制，及飛船在
3、太空航行不穩(wěn)造成成像設(shè)備抖動，大氣擾動造成畸變，曝光不足等外部成像環(huán)境限制，還有數(shù)據(jù)從太空傳回地面造成信息損失，這幾個方面共同作用帶來的不利影響導(dǎo)致圖像被降質(zhì)，而在當(dāng)時的技術(shù)背景下這些降質(zhì)圖像不能被有效觀察，造成圖像科學(xué)價值和經(jīng)濟價值的嚴(yán)重?fù)p失。比如，20世紀(jì)60年代美國建造的水手四號飛船耗巨資8230萬美元，飛船在距火星一萬公里的高空掠過，獲得第一批火星表面照片21幅，用了4天時間從太空發(fā)回地面，傳輸每個比特平均價值大約為1000萬美元，任何因素導(dǎo)致的圖像降質(zhì)，都將造成讓人痛惜的損失，而這些圖像的重現(xiàn)代價更是巨大。因此，人們研究是否有一種手段能夠彌補各種因素造成的圖像降質(zhì)，并且其實現(xiàn)的
4、代價也能被接受，在圖像質(zhì)量和實現(xiàn)代價之間進(jìn)行折中。圖像復(fù)原的研究成為一條很好的解決這些問題的途徑，是一種作用顯著而成本代價卻很低的策略。在20世紀(jì)后期許多成就[23]的重大科技成果中，圖像復(fù)原技術(shù)是其中很重的一筆，在多處對宇宙空間的探索和天文科學(xué)的研究中都用到了圖像復(fù)原技術(shù)。在1987年調(diào)查肯尼迪總統(tǒng)被刺案件中，也使用了圖像復(fù)原技術(shù)，對現(xiàn)場拍攝的圖片進(jìn)行復(fù)原，為案件調(diào)查提供了技術(shù)支持。通過這幾十年的不斷發(fā)展，圖像復(fù)原技術(shù)已成為熱門的研究方向之一，在實2哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文際科研、生產(chǎn)生活中的使用范圍不斷擴展。比如在空間探索上，隨著我國航天技術(shù)發(fā)展步伐的穩(wěn)健前行，圖像復(fù)原技術(shù)為保
5、證采集到的空間和天文照片的清晰提供了一種很好的技術(shù)手段；在醫(yī)療應(yīng)用上，圖像復(fù)原技術(shù)為獲取高質(zhì)量的醫(yī)學(xué)相關(guān)的圖像提供一個備選方案；在軍事和國家安全上，圖像復(fù)原技術(shù)為檢測目標(biāo)提供了輔助作用；在交通安全上，圖像復(fù)原技術(shù)為識別違規(guī)人員和車輛提供了有效功能。同時，數(shù)字圖像處理其他領(lǐng)域的課題，如特征提取，圖像分割，目標(biāo)識別，圖像數(shù)據(jù)分析等也常常使用圖像復(fù)原進(jìn)行預(yù)處理，將復(fù)原結(jié)果作為后續(xù)研究的基[28][29]礎(chǔ)。另外，近年來一些新的圖像處理的研究方向，如壓縮感知和稀疏編碼等領(lǐng)域，和圖像復(fù)原技術(shù)處理的問題很相近。因此，對圖像復(fù)原技術(shù)的研究能給其他學(xué)科提供一些有利的借鑒思想，促進(jìn)其他領(lǐng)域的發(fā)展。圖像復(fù)原
6、技術(shù)的重要性已經(jīng)促使該課題成為圖像處理領(lǐng)域的一個熱點，大量的科學(xué)團隊從不同角度分析圖像復(fù)原問題，結(jié)合不同理論提出圖像復(fù)原問題解決方案，使用不同的技術(shù)手段提高圖像復(fù)原效果，共同為促進(jìn)圖像處理技術(shù)的發(fā)展做出巨大的努力。1.2課題研究的目的和意義圖像復(fù)原的建模和求解過程一般可以概括為三個步驟。首先，了解成像系統(tǒng)的特性，分析成像過程中圖像將引入退化的特性，從而建立起原始圖像與觀測圖像可能的對應(yīng)關(guān)系；然后，對原始圖像的特性進(jìn)行描述，該特性能對清晰圖像和降質(zhì)圖像進(jìn)行很好的區(qū)分，并將圖像復(fù)原問題公式化為最優(yōu)化問題；最后，通過數(shù)值方法求解優(yōu)化問題。圖像復(fù)原的過程是對降質(zhì)的一個逆過程，如果原始圖像到觀測圖
7、像的映射是一一對應(yīng)的，那么求逆過程可以得到一個準(zhǔn)確的原始圖像解。上個世紀(jì)60年代，[24,30]圖像復(fù)原的發(fā)展處于起步階段。這個時期經(jīng)典的逆濾波、Wiener濾波和最小二乘法本質(zhì)上便是假定原始圖像到觀測圖像的映射是一一對應(yīng)的，將圖像降質(zhì)簡單視為原始圖像和降質(zhì)濾波器做卷積的過程。這些算法通過簡單求逆，以期求得準(zhǔn)確的原始圖像，事實上在無噪聲或噪聲水平很低的條件下這些算法的確能相當(dāng)有效地得到復(fù)原結(jié)果。然而這類簡單求逆的算法對噪聲很敏感，會
