运动模糊图像复原算法综述

在图像获取过程中,存在很多造成图像退化的因素,因此需要对图像进行复原。本文对现有的典型复原方法进行了综合分析。介绍了图像一般退化模型和运动模糊退化模型的建立方法 ;对退化模型的点扩散函数的估计方法进行了分析;对当前的一些复原算法进行了总结。对图像复原技术未来的发展方向进行了预测。     

基于高斯模糊的单幅图像去雾算法

雾霾天气导致成像设备获得的图像质量下降,影响了人类视觉感知及计算机视觉特征提取.计算机视觉系统对去雾的速度要求较高,因此,提出一种快速图像去雾算法.首先根据雾天图像退化模型,通过高斯模糊对环境光进行估计,其次根据图像整体亮度对大气光值进行估计,最后根据雾天图像退化模型复原无雾图像.实验结果证明,在主观视觉效果方面,去雾...     

基于饱和度运算的快速图像去雾算法

在雾、霾等恶劣天气条件下,大气介质中悬浮粒子的散射和吸收作用会严重退化户外拍摄的图像,造成图像识别率降低.从单色大气散射模型出发,提出面向视觉感知的HSV颜色模型定义饱和度的新算法,估计大气光亮度A;利用饱和度运算估计透射率函数进而恢复场景反照率;最后经直方图拉伸得到最终的复原图像.实验结果表明,改进算法能有效地复原场景的对比度和颜色,提高图像的视觉度和计算效率.     

一种基于倒谱相关特性的散焦模糊图像复原方法

由于设备环境、人为因素等诸多原因造成的散焦退化图像,在天文、交通、医疗等众多领域的实际应用效果受到较大程度的影响.针对散焦模糊图像的盲复原技术进行研究,以探索一种较好的散焦模糊图像盲复原方法.在退化图像的复原过程中,点扩展函数(Point spread Function)的参数估计最为关键.因此,文中提出的散焦模糊图像复原方法,基于频域倒谱及其相关特性.进行散焦模糊图像的PSF估计.通过仿真实验表明,该算法可以较为准确地估计出散焦模糊图像的模糊半径,实验证明了估计结果的准确性以及对模糊图像恢复的有效性.可以得出结论:利用倒谱相关性对散焦模糊图像进行肓复原,是一条切实可行的研究路线.     

雾霾图像清晰化算法综述

雾霾图像不仅影响视觉效果,而且模糊不清晰的图像容易为后续识别、理解等高层次任务带来困难。雾霾图像清晰化问题是一个典型的不适定问题,其成像过程难以精确建模,消除图像中的雾霾面临巨大的挑战。近年来,研究者提出大量的图像去雾算法克服雾霾引起的图像降质退化,为全面认识和理解图像清晰化算法,论文对其进行梳理和综述。首先,对雾霾图像清晰化算法进行整理,根据雾霾退化过程是否有模型支持,将清晰化算法分为基于Retinex模型、大气散射模型去雾算法和无模型图像去雾算法。大气散射模型是有模型算法中主流模型,本文详细剖析了模型成像机理,并根据其成像机制揭示大气散射模型容易受大气浓度均匀分布假设的限制,较难处理非均匀雾霾图像问题。基于深度学习的无模型图像去雾算法则不仅可以应对非均匀雾霾图像,而且去雾性能获得了极大地提升。其次,本文汇总了近年来常用去雾数据集,从数据集适应范围、规模、可扩展性等多个维度进行总结。并根据雾霾图像形成方式,对人工合成雾霾数据集和真实拍摄数据集分别从定性和定量的角度探讨了数据集对图像去雾算法的影响。     

基于视觉物理模型的去雾算法

针对现有图像去雾算法不能有效增强复杂大气环境下退化图像的问题,结合单色 大气散射模型、大气传输函数(ATF)以及Retinex 提出了一种基于视觉物理模型(VPM)的图像去 雾算法。新模型可同时描述非均匀光照退化、雾霾退化以及噪声退化等复杂大气环境下的图像 退化。模型求解过程首先使用变分法消除环境光退化,然后引入马尔科夫随机场将场景反射率 求解问题转换为了最大后验概率问题,最后利用对比度抑制自适应直方图均衡来校正场景反射 率亮度,从而实现图像去雾。实验结果表明VPM 能够指复杂大气环境下退化图像的增强,使 其物理保真度和视觉愉悦性得到有效改善。     

改进大气散射模型实现的图像去雾算法

传统大气散射模型在图像去雾的求解过程中通常假设场景入射光为全局常量,然而这种假设并不合理,为此提出一种基于改进大气散射模型的图像去雾算法.首先基于亮通道先验和模糊聚类对雾图进行场景分类,并估计出各个场景的入射光照;然后根据光学辐射特性估计出场景结构,并利用雾气浓度估计模型进一步获得透射率的表达式;最后通过改进大气散射模型恢复出无雾图像.大量对比实验结果表明,该算法能够恢复出细节丰富、清晰自然的无雾图像,计算速度相对较快,能满足一般工程的实时性要求.     

利用方向延伸专家场的单幅雾天图像复原

针对已有单幅雾天图像复原算法存在的局部方向性结构信息描述不充分,易导致复原后景物局部细节模糊或丢失的不足,提出一种基于方向延伸专家场的单幅雾天图像复原算法.首先基于大气散射模型获得粗略的大气光传输图估计,并在此基础上建立方向延伸专家场模型对大气光传输图进行优化;为避免在图像景物高亮度区域出现失真现象,利用无黑点约束算法对大气光传输图进行约束及调整,再根据图像中景物的梯度先验信息获取位于无穷远区域的像素集,由此估计出大气光强值;最后根据大气散射模型反向求解,得到复原后的场景图像.实验结果表明,该算法不仅可以显著地改善景物的细节信息、提高图像清晰度,并且恢复后的景物颜色更加自然、真实.     

双重模糊图像的复原方法研究

如果观测图像同时受到两种模糊的影响而退化,则作用于图像整个退化过程的降质函数难以确定,而适用于降质函数未知的盲目去卷积等方法有其局限性。针对这种双重模糊情况,提出一种基于插值分析的分层复原方法,该方法首先对图像进行插值,以提高对低分辨率图像退化机理的分析能力,并在分析的基础上进行图像预处理。然后在图像复原的优化准则下,交互地选择出降质模型的最优参数组合,以得到两个降质函数,最后对原图像实施分层复原。通过实验分析,该方法的复原结果比较理想。     

一种基于多尺度Retinex算法的图像去雾方法

在有雾天气条件下拍摄的图像,由于大气的散射作用,导致图像的内容模糊不清,对比度下降,给交通系统及户外视觉系统的应用带来严重的影响。通过改进大气物理退化模型,在多尺度Retinex算法MSR(Multi-Scale Retinex)的基础上,提出一种新的去雾方法。该方法根据雾天成像机理对图像建立模型,再根据MSR算法对建模后的图像进行处理。实验表明,该方法能有效去除雾化效果,实现彩色退化图像的复原。     

基于FPGA的交通视频快速去雾系统的设计与实现

针对雾天交通监控视频图像退化问题,提出了一种基于FPGA架构的雾天交通视频图像快速去雾系统。首先将采集到的实时图像数据缓存到SDRAM中,然后在亮度分量基础上估计传播图,最后基于大气散射模型复原清晰图像。该系统利用FPGA并行运算处理能力强、逻辑资源丰富等特性,针对PAL制式640×480彩色图像,处理速度为60帧/s。实验结果表明,该系统在保证输出视频质量的前提下达到了很好的去雾效果。     

车辆运动模糊图像复原方法研究

根据车辆运动模糊图像的特点,分析了运动模糊图像的退化模型,给出了运动模糊图像点扩展函数的参数估计和算法。采用改进的K值自动估计算法,较准确地估计出K值,再用维纳滤波复原图像。实验结果表明,这种改进的综合算法能够较为精确地估算出运动模糊图像的模糊参量并取得了较好的恢复效果。     

劣质SAR图像退化模型研究

为了改善SAR图像的质童,提出了劣质SAR图像的退化模型.根据在斑点非完全发育的非平稳域,SAR图像受斑点噪声污染或线性模糊退化两种主要因素降质的特点,设计了两种具有代表性的复原流程,并采用复小波域层内层间相关性斑点抑制算法和维纳去卷积盲复原算法进行复原.实验结果表明,复原后图像的视觉效果和PSNR值均有明显的改善.     

基于颜色饱和度的快速图像去雾研究

在雾霾天气条件下,室外场景图像往往会产生严重退化,造成图像对比度的下降和颜色的衰减。为得到清晰无雾的图像,从单色大气散射模型出发,提出一种基于颜色饱和度的快速图像去雾算法（FIDS）。首先,大气光亮度[A]通过四叉树方法进行估计,接着采用饱和度运算对透射率进行估计,并对其修正和平滑保边得到较精确的大气透射率,最后基于大气散射模型获取最终的去雾图像。对比实验结果表明该算法能提高图像的清晰度和运算效率,很好地恢复图像的颜色和对比度。     

运动模糊图像的Kalman滤波盲复原研究

本文提出一种对由于模糊参数未知的运动模糊和随机噪声引起降质的图像进行复原的方法。对于一幅这样的图像，首先确定图像退化过程的参数，即其点扩展函数(PSF)；再假设图像可由一个半因果的随机场表示，则图像表示和图像退化模型可以写成矩阵一向量形式。然后将它们分别作为状态方程和量测方程可以推导出N个频域中的并行Kalman滤波嚣。实验结果表明这种结合PSF估计和Kalman滤波复原的图像处理方法效果是令人满意的。     

基于高精度大气耗散函数的快速雾天图像复原

针对基于大气散射模型去雾的求解是一病态问题,提出一种基于高精度大气耗散函数的快速雾天图像复原算法。算法从大气散射模型出发,通过引入大气耗散函数提出一种简化的大气散射模型;通过寻找天空区域或雾最浓区域的思想构造出一种环境光的高精度求解方法;基于类形态学的思想,通过计算拉依达准则下限值的策略获取高精度的大气耗散函数,由此根据简化的大气散射模型实现对雾天图像的快速复原。实验结果表明该算法能够真实地恢复场景的色彩和清晰度,提高图像质量,并且算法的时间复杂度达到图像像素数的线性函数,在计算速度上取得了较大的提升。     

基于二阶加权差分的湍流退化图像快速复原

针对航天飞行器成像系统大气湍流扰动条件下退化图像的快速复原需求,对二维卷积理论进行了探讨,构造了移位算子。提出了基于二维卷积理论和移位算子的复杂背景图像大气湍流退化图像的相邻帧快速复原算法,该算法主要将基于二阶的加权差分极小作为空间相关性约束应用在湍流退化图像的复原校正过程中,自定义几个二阶加权差分项,推导了二阶加权差分算子矩阵快速构造的理论方法。在此基础上,将点扩展函数的非线性估计转化为基于递归迭代的线性方程快速求解,为大气湍流干扰所引起的退化图像的复原校正提供了一种快速的有效方法。实际场景大气湍流退化图像的复原校正实验结果表明,该方法对湍流退化图像的复原效果好,且算法稳定,速度较快。     

基于HSI亮度分量和RGB空间的图像去雾算法

图像去雾技术处理的目的是消除雾霾对视频监控图像的影响,提高雾霾图像的视觉效果。目前,一般去雾图像只是比较去雾后和去雾前的图像,处理结果通常失真严重或过饱和,不能在保证细节清晰的同时保证颜色信息完整。针对上述问题,提出了一种基于大气散射模型和光学原理,建立具有散射特性的HIS亮度转换模型,并与RGB空间结合计算的图像复原方法。该方法通过分析晴天图像和雾霾图像的对比关系,结合HSI空间人眼视觉最敏感的亮度分量计算出图像场景的相对深度关系,利用大气散射模型以及景深比,对雾霾视频图像进行清晰复原和结果的测评。实验结果证明,与只从RGB空间计算的去雾霾方法对比,所提方法去雾效果更清晰,彩色失真和过饱和程度更小。     

基于暗通道先验和Retinex理论的快速单幅图像去雾方法

针对雾霾天气下捕获的图像存在低对比度、低饱和度和色调偏移等现象, 提出了一种基于暗通道先验和Retinex理论的快速单幅图像去雾方法.该方法从大气散射模型出发, 利用暗通道先验法则,通过灰度开运算对大气光值进行区间估计,同时获得介质传输率的初始估计, 并通过白平衡简化大气散射模型; 其次,基于Retinex理论,利用高斯滤波获得介质传输率的粗略估计, 并通过线性映射实现灰度值搬移; 然后,将介质传输率的初始估计和粗略估计进行像素级融合, 利用快速联合双边滤波进行边缘优化,同时通过参数自适应调整的方法对雾图中大片天空区域的介质传输 率进行修正; 最后,通过简化大气散射模型和色调调整得到复原图像.与几种典型的图像去雾算法相比, 本文算法具有很快的运算速度,能有效提高复原图像的清晰度和对比度,同时获得较好的图像颜色.     

基于颜色衰减的自适应去雾算法

雾霾使室外拍摄的图像、视频画质退化严重,给室外安防和交通监控等系统的正常运行带来困难。去雾算法旨在恢复图像质量,增强图像对比度和清晰度。本文提出了一种结合大气散射模型与颜色衰减先验的去雾复原模型,并以新增可见边比为评价标准,给出了模型参数的自适应求取方法,并采用引导滤波对透射率进行优化,从而较好地恢复出无雾图像。对有雾图像分别采用本文方法和三种现有去雾算法进行对比实验,从实验结果看,基于颜色衰减的自适应去雾算法可使图像清晰度、对比度得到较大的提高,与其他算法相比,在实时性和清晰度方面有一定优势。