强边缘导向的盲去模糊算法

目的 在图像的获取过程中,成像设备与拍摄场景发生了相对位移,导致获取的实际图像存在信息丢失、模糊退化的现象,这极大地影响了图像的质量和人们的视觉体验,也影响了图像的后续处理。盲去卷积旨在从观测图像中估计模糊核并获得清晰图像,为此提出了一种基于强边缘的运动图像盲去模糊算法。方法 结合图像梯度稀疏性,采用自适应l₀范数约束待估计图像梯度的强边缘;针对模糊核稀疏性和连续性,以l₀-l₂范数分别约束模糊核的像素和梯度,同时把模糊核归一化先验作为正则项引入模型中,以强边缘指导模糊核估计。在去模糊阶段,结合全变分与超拉普拉斯正则化方法的优点,将两种方法复原的图像取平均,以减轻复原图像中的振铃效应,同时保留更多的图像细节。结果 为了检验本文算法的有效性,对Levin测试集和实际拍摄的模糊图像分别进行仿真,并同现有算法进行比较。Levin测试集上的实验结果表明,提出的盲反卷积成功率为100%且在对比算法中具有最高PSNR;实际彩色图像的盲反卷积实验表明,相比于其他算法,本文算法获得的模糊核具有更准确的支撑和较少的噪点,获得的清晰图像具有较优的视觉效果。结论 该方法从定量和定性比较上都体现了较好的去运动模糊能力,可适用于遥感、医学等领域。     

空间尺度信息的运动模糊核估计方法

运动模糊核的准确估计是实现单幅运动模糊图像盲复原成功的关键.但是,因为不能准确提取出有利的图像边缘以及简单的正则化约束项的设计,导致现有运动模糊核（motion blur kernel,简称MBK）的估计并不十分准确,存在瑕疵.因此,为了能够估计出准确的运动模糊核,提出了一种基于空间尺度信息的运动模糊核估计方法.首先,为了准确地提取有利的图像边缘,移除有害的图像结构,提出了一种基于图像空间尺度信息的图像平滑模型,实现有利图像边缘的准确快速提取;然后,从运动模糊核的内在特性出发,将空间域的L₀范数和梯度域的L₂范数结合到一起,提出了一种正则化约束模型,很好地保证了运动模糊核的稀疏平滑特性,并结合之前提取出的有利的图像边缘,共同实现运动模糊核的准确估计;最后,采用一种半二次性分裂的交互式最优化策略对提出的模型进行最优化求解.在客观的评价指标和主观的视觉效果上进行了大量实验,其结果证明所提出的方法能够估计出更准确的MBK和复原出更高质量的去模糊图像.     

基于稀疏特性的盲二值图像去模糊

通过分析二值图像发现其像素值具有稀疏特性,因此采用L₀梯度反卷积算法结合二值图像的组合特性来处理盲二值图像的复原问题。常见的图像复原方法均将二值图像看作灰度值图像来处理,当其考虑到二值图像的特殊性质时,将会针对这种特定类型的图像得到更好的复原效果。提出的盲复原算法基于一阶梯度空间L₀最小化问题的框架,利用L₀梯度图像平滑方法来获得明显的图像边缘以估计模糊核,并将二值图像的特有属性作为正则项加入目标函数。在图像的复原过程中,通过二值图像先验来强制复原结果趋于二值图像。根据提出的模型,给出了基于稀疏特性的盲二值图像复原算法。通过实验将该算法与传统的盲反卷积复原算法进行比较,结果表明所提算法具有良好的性能,对二值图像进行复原是有效的。     

混合非凸非光滑正则化约束的模糊图像盲复原

为能够复原出高质量的清晰图像,提出一种混合正则化约束的模糊图像盲复原方法。首先,根据模糊核的稀疏性,采用L₀范数的正则项对模糊核进行稀疏约束,以提高模糊核估计的准确性;然后,根据图像梯度的稀疏性,采用混合一阶和二阶图像梯度的L₀范数对图像梯度进行正则化约束,以保留图像边缘信息;最后,由于所提出的混合正则化约束模型本质上是非凸非光滑优化问题,通过交替方向乘子法对模型进行求解,并在非盲反卷积阶段采用L₁范数数据拟合项和全变分的方法复原清晰图像。实验结果表明,所提方法能够复原出更加清晰的细节和边缘信息,复原结果的质量更高。     

基于张量总变分的模糊图像盲复原

现有模糊图像盲复原算法通常仅利用彩色图像的灰度信息估计模糊核,彩色图像转换成灰度图像的操作会造成信息丢失,在处理尺寸过小或显著边缘过少的图像时,模糊核的估计通常会失效,导致最后复原图像的质量不理想。针对上述问题,在新的张量框架下,把彩色模糊图像作为一个三阶张量,提出了一种基于张量总变分的模糊图像盲复原算法。首先通过调整张量总变分模型中的正则化参数获取彩色图像不同尺度的边缘信息,从而估计出模糊核;再利用张量总变分算法对模糊图像解模糊,复原出清晰图像。实验结果表明,所提算法得到的复原图像在峰值信噪比（PSNR）和主观视觉上均得到明显改善。     

可学习高阶微分方程的图像盲复原

目的 图像盲复原是图像处理中的常见的重要问题之一,具有巨大的研究价值和广泛的应用。通常情况下,相机抖动,聚焦不准,环境噪声等因素都会造成图像模糊。由于图像盲复原需要同时求解模糊核和清晰图像,导致该问题是病态的而难于求解。现有的盲复原方法可以分为两大类,一类是基于最大后验概率来同时估计潜在图像和模糊核的方法,但是这样耦合在一起的方法由于先验条件和初值设置不恰当,常常会导致最终求得的是问题的平凡解,以至于盲复原的效果并不理想。另一类是基于变分贝叶斯来估计模糊核,这种方法通常是采用最大化强边图像的边缘概率,由此估计的模糊核鲁棒性较强,但是对潜在图像的强边条件要求比较高,计算复杂度和实现难度都较大。鉴于以上方法的优缺点,提出基于高阶微分方程学习的方法来实现图像去模糊。方法 借鉴传统的迭代演化方法和网络学习方法各自的优势,将网络学习到的特征（引导图像,卷积滤波器,稀疏测度）融入到高阶微分方程的演化过程中区,提出可学习的基于高阶微分方程的演化来模拟图像的演化过程。具体地,先用范数约束得到一个粗略的强边引导图像,然后将学习到的卷积滤波器和稀疏函数一起作用在当前的潜在图像上,得到一个关于图像的更好的梯度下降方向,将此作为微分方程演化的一个步骤,得到一个更为精炼的强边图像。最后用精炼的强边图像来估计模糊核。该方法可以通过先验知识和训练数据来有效地控制模糊核的估计,进而得到较为清晰的盲复原结果。结果 在图像建模层面上,用非盲复原的方法验证了本文提出的微分方程演化过程是可行的。通过和其他盲复原方法做对比,在不同的基准图像数据库上的定量的实验中,本文方法在数据库上的峰值信噪比,结构相似度分别达到30.30,0.91,误差率低至1.24;比其他方法的结果都要好,在时间上,虽然我们的算法不是用时最少的,但是和性能相当的本文的方法相比,本文算法时间消耗远比该算法少。在各种不同类型的模糊图像去模糊结果也表明了本文方法是有效的。结论 本文可学习的高阶微分方程去模糊的方法,能够有效地估计模糊核,进而更好地恢复出清晰图像。实验结果表明本文方法在各种场景中具有较高的灵活性,都能自适应地对图像去模糊。     

混合高阶全变差正则化的运动模糊图像盲复原

针对运动模糊图像的盲复原,提出一种基于混合高阶全变差正则化的盲复原方法。该方法首先采用shock滤波器从模糊图像中预测出清晰的图像边缘,并用多尺度策略实现对模糊核由粗到细的准确估计。然后根据自然图像边缘的稀疏特性,将全变差模型的保护边缘特性结合高阶全变差克服平滑区域阶梯效应的优势,对图像进行正则化约束,提出新的混合高阶全变差正则化模型。最后,利用分裂布雷格曼迭代策略对提出模型进行最优化求解。实验结果表明,提出的方法能够很好地保护图像边缘细节,同时有效地抑制平滑区域内振铃和阶梯效应的产生,获得高质量的复原图像。与近几年图像盲复原算法相比,不仅改进了复原图像的主观视觉效果,而且客观上提高了峰值信噪比。     

基于频谱预处理与改进霍夫变换的离焦模糊盲复原算法

为了提高离焦模糊图像复原清晰度,提出一种基于频谱预处理与改进霍夫变换的 离焦模糊盲复原算法。首先改进模糊图像频谱预处理策略,降低了噪声对零点暗圆检测的影响。 然后改进霍夫变换圆检测算法,在降低算法复杂度的同时,增强了模糊半径估计的准确性。最 后利用混合特性正则化复原图像模型对模糊图像进行迭代复原,使复原图像的边缘细节更加清 晰。实验结果表明,提出的模糊半径估计方法较其他方法平均误差更小,改进的频谱预处理策 略更有利于零点暗圆检测,改进的霍夫变换圆检测算法模糊半径估计精度更高,所提算法对已 知相机失焦的小型无人机拍摄的离焦模糊图像具有更好的复原效果。针对离焦模糊图像复原, 通过理论分析和实验验证了改进的模糊半径估计方法的鲁棒性强,所提算法的复原效果较好。     

混合先验与加权引导滤波的图像去雾算法

目的 图像去雾是降低雾、霾、沙等低能见度成像环境对图像的退化影响,提高图像信息获取质量的过程。为了消除先验盲区,同时进一步提高去雾图像边缘细节的清晰度,提出一种混合先验与加权引导滤波的图像去雾算法。方法 首先改进大气光值估计方法,提高大气光值估计的准确性。然后利用混合先验理论求取双约束区域的大气透射率,一定程度上消除了先验盲区,提高了去雾算法的鲁棒性。最后利用加权引导滤波算法优化透射率图,提高了图像边缘细节的清晰度。结果 本文以通用去雾测试图像和小型无人机拍摄的雾天图像作为实验对象,通过对比分析4种组合步骤算法的复原效果,验证本文各步骤改进方法的合理性与整体算法的优越性。实验结果表明：混合先验理论改善了暗原色先验在明亮区域的失真现象和颜色衰减先验对浓雾处理上的不足,取得了较好的视觉效果;加权引导滤波改善了图像边缘模糊的现象,使复原后的图像边缘细节更加清晰;相较传统算法,本文算法视觉效果更好,去雾图像边缘细节更加明显,综合评价指标均值提升幅度较大。结论 针对有雾图像复原,通过理论分析和实验验证,说明了本文各步骤的改进具有一定的优越性,所提的算法具有较强的鲁棒性。     

加强边缘感知的盲去模糊算法

目的 拍摄过程中,如果摄像机进行了错误的聚焦,就会得到模糊的图像,如何将模糊图像变得清晰成为一个亟待解决的问题。目前关于图像的去模糊方法多采用基于模糊核约束的卷积模型。但是由于实际应用中很难准确获取模糊核的信息,同时计算机也存在精度限制,计算结果与实际物理模型有偏差,因而去模糊的主要挑战为：如何精确地估计模糊核,以及如何在复原过程中减弱由于精度限制造成的振铃效应。方法 振铃效应是指图像的灰度剧烈变化处产生的震荡,类似于钟被敲击后产生的波状空气震荡。在图像复原过程中,此效应通常发生在梯度变化较大的边缘区域附近。本文对此进行研究,在去模糊过程中引入边缘信息作为约束条件,以改善模糊核的估计,并通过抑制边缘区域的反卷积,抑制图像复原过程中的振铃效应。算法主要分为如下3个部分：1）设计了适用于模糊图像的边缘提取算法;2）利用边缘信息设计了加强边缘感知的反卷积算法;3）提出并设计了安全检测子,以保证算法在边缘区域复原的完整性。结果 实验结果表明,在没有先验知识的情况下,本文方法可以较好地恢复图像细节,并有效抑制振铃效应。较之传统的去模糊处理算法,本文方法在性能上有较大提高。比如,相比于Chan、Krishnan以及Hu的方法,本文方法在峰值信噪比指标上分别提高了25.73%、3.52%和4.43%,在结构相似性指标上分别提高了7.67%、1.63%和3.59%。同时,与基于深度学习的方法相比,本文方法不依赖于数据集,鲁棒性更强。结论 本文方法可以较好地恢复图像细节,并抑制振铃效应,同时比深度学习方法适用范围更广。     

采用双框架生成对抗网络的图像运动模糊盲去除

传统运动模糊盲去除方法需先预测模糊图像的模糊核,再复原清晰图像。而实际 环境中的复杂的模糊核使此方法不能在视觉上很好地减小实际图像和复原后图像的差异,且直 接将现流行的生成对抗模型应用在图像模糊盲去除任务中会有严重的模式崩塌现象。因此,围 绕去模糊任务的特点提出了一种端到端的生成对抗网络模型--双框架生成对抗网络。该方案 不需要预测模糊核,直接实现图片运动模糊的盲去除。双框架生成对抗网络在原有 CycleGan 基础上将其网络结构和损失函数均作出了改进,提高了运动图像盲去除的精度,并且在样本有 限情况下大幅度增强了网络的稳定性。实验采用最小均方差优化网络训练,最后通过生成网络 和判别网络对抗训练获得清晰图像。在 ILSVRC2015 VID 数据集上的实验结果表明,该方法复原 质量更高,且复原结果在后续目标检测任务中达到了更优的效果。     

基于边缘先验模型的运动去模糊

从单幅运动模糊图像复原出清晰的图像,一直是数字图像处理领域中富有挑战的问题.基于边缘先验模型和小波分析提出了一种运动模糊退化图像的复原算法.在去模糊之前,对图像进行预处理,将噪声去除,用冲击滤波器增强边缘,并采用canny边缘检测获取清晰边缘作为先验模型,以此估计模糊核;然后在紧小波框架系统下,将清晰图像的稀疏性最大化,采用改进的分裂Bregman方法求解最优化问题,最终得到清晰的图像.实验结果表明,相对于传统的盲复原算法,提出的方法可以有效地去除运动模糊.     

基于正则化方法的图像盲去模糊

针对标准化稀疏先验的正则化方法估计复杂模糊核时的不准确性, 引入图像的预处理, 提出了一种图像盲去模糊的新方法。该方法将图像盲去模糊分为三个步骤：利用双边滤波器和冲击滤波器对图像进行预处理, 使得图像的噪声降低、边缘突出, 有利于模糊核的估计; 对预处理后的图像, 利用基于标准化稀疏先验的正则化方法估计模糊核; 根据估计出的模糊核利用TV正则化方法对图像进行非盲去卷积。采用快速迭代收缩阈值算法和快速总变分图像复原算法分别求解模糊核估计模型和图像非盲去卷积模型。实验结果表明, 针对单幅模糊图像, 该方法可以估计出准确的模糊核, 对噪声具有鲁棒性, 并且提高了图像复原速度, 具有较好的图像恢复效果。     

基于频域的运动模糊参数估计

运动模糊图像复原的关键之一是模糊核函数的估计,即降质图像的模糊方向和距离变化的估计。已经有多种方法用于模糊核函数的估计,通过对运动模糊图像频谱的研究,提出了一种基于形态学的模糊运动方向计算方法,并根据模糊图像频谱的黑色条纹周期出现的规律,采用投影法计算极值点,从而获取模糊运动距离。实验结果表明该算法简单有效,得到的运动模糊参数较准确。     

图像运动模糊还原技术综述

图像作为人类信息交流的载体,包含大量信息元素,图像在获取过程中,会因相机抖动、物体位移等原因产生运动模糊,导致图像无法正确传递信息。图像运动模糊还原技术可将此类退化图像修复还原,是当前计算机视觉及图像处理领域的热点。通过模糊核是否已知将图像运动模糊还原方法分为两类,详细阐述了图像运动模糊还原的概念,归纳梳理了近年来图像运动模糊还原技术的方法及研究现状,总结了各方法的优缺点并对经典方法实验结果进行了对比,对模糊核估计及模糊数据集等关键问题进行了分析并对其发展方向给出了建议,最后对图像运动模糊还原技术发展趋势进行了展望。     

基于自适应模糊映射图估计的离焦靶标图像盲复原

为解决靶标图像全局和局部离焦模糊问题,提出一种基于自适应模糊映射图估计的快速盲复原方法。首先,根据尺度空间图像边缘的连续性,自适应选择二次模糊量参考矩阵,并对离焦模糊靶标图像进行二次模糊,然后基于图像边缘差比计算稀疏模糊映射图,利用引导滤波进行插值获取模糊映射图,最后基于光学离焦退化模型建立模糊映射图和模糊退化图像之间的物理关系,实现离焦模糊靶标图像快速复原。实验结果表明,本文方法能够有效恢复离焦模糊靶标图像,增强靶标图像边缘特征,在算法运行效率上有极大优势,避免了迭代算法的高时耗问题,适合实际工业应用。     

部分模糊核已知的混合模糊图像复原算法

真实环境中得到的图像常会受到多种模糊降质过程的影响,导致成像质量下降,为此提出一种图像退化模型及相应的复原算法.与传统的级联方式不同,该算法假定模糊核函数是散焦与运动模糊的加权和形式;在散焦模糊给定的情况下,使用广义拉普拉斯分布作为运动模糊的统计模型,并在期望最大化(EM)算法框架下估计模糊核函数;最后利用估计的模糊核函数进行图像复原.实验结果表明,采用文中的复原算法能够较为准确地辨识出模糊核,提升了图像复原的效果.