湍流退化红外图像校正算法

针对高速湍流场引起的红外图像模糊问题,提出了一种基于改进增量Wiener滤波的复原校正算法.首先,基于先验知识对湍流退化图像的降晰函数进行辨识并得到复原图像的起始估计;其次,提取起始复原图像中的强边缘并平滑边缘区域;最后,利用改进的增量维纳滤波算法迭代复原图像.实验结果表明:该算法与传统的迭代盲复原算法及基于Fuzzy滤波器的后期去振铃算法相比,复原图像的振铃测度有较大下降,同时提高了复原图像的质量,降低了算法的时间复杂度.     

基于暗通道与低秩先验的运动模糊图像盲复原

摘`要:为了将运动模糊图像恢复成清晰图像,提出了一种基于暗通道与低秩先验的图像盲去模糊方法。首先,利用图像暗通道的稀疏性进行中间复原图像估计,同时引入带权值的低秩先验约束抑制中间复原图像中的噪声,提高模糊核估计的准确性;然后,通过交替迭代的优化策略得到准确的模糊核;最后,用Hyper-Laplacian先验方法得到清晰图像。实验结果表明,提出的方法能有效抑制噪声和振铃效应,保留图像细节,对运动模糊图像有较好的复原效果。     

基于有理数多项式先验模型的图像盲去模糊

图像盲去模糊问题是当今图像处理领域的热点问题之一.基于混合高斯先验模型的变分贝叶斯去模糊算法可以有效地复原模糊图像,成为一种重要的图像去模糊算法.虽然混合高斯先验模型可以很好地逼近自然图像的梯度分布,但是该模型在图像梯度值较大处往往会产生过拟合导致去模糊后的图像产生振铃效应,严重影响了图像可读性.利用有理数多项式先验模型代替混合高斯模型逼近自然图像的梯度分布,克服算法的上述缺点.有理数多项式函数的分母多项式强制函数在梯度值较大值时平滑,所以有效地避免了过拟合现象的发生,从而使得模糊核估计得更准确,减少振铃效应.实验结果表明了算法的可行性和有效性.     

基于先验信息和正则化技术的图像复原算法的研究

在湍流退化图像复原研究中,为了消除大气湍流的影响,提出了一种基于先验信息和正则化技术的盲解卷积图像复原算法.该算法是以极大似然估计为基本原理,将目标图像和点扩展函数的先验信息以惩罚项的形式引入到极大似然函数中,同时利用正则化技术优化目标图像和点扩展函数的估计过程,以增加极大似然估计算法的收敛性和稳定性.通过退化图像的复原实验结果表明,该算法在退化模型完全未知的情况下,可以有效的实现对湍流退化图像的盲复原.     

一种改进的图像盲复原算法

图像盲复原是在点扩散函数未知的情况下从退化观测图像中恢复出原图像的高频细节。本文给出了一种交替进行Lucy-Richardson恢复和全变差正则化的盲图像恢复算法。算法将图像盲恢复问题分解成图像恢复和模型辨识两个关联的子问题。在模型辨识阶段,采用全变差正则化估计系统的点扩散函数;在图像恢复阶段,使用Lucy-Richardson算法和奇异值分解相结合的方法恢复图像。实验结果证明,该方法能更好的抑制噪声、提高图像的分辨率。     

基于广义规整化的红外湍流退化图像盲复原方法

针对湍流环境下红外成像的特点,提出了一种基于广义规整化的湍流退化图像盲复原方法。该方法在合理建立红外图像退化模型的基础上,根据极大似然估计准则来设计。为了抑制噪声同时有效地引入关于图像的先验信息,对传统的规整化方法进行了扩展,提出了广义规整化的策略,将规整化分为两个各有侧重点的层次,即复原过程中噪声的抑制和含噪条件下红外图像相关特征的保持,根据有限的先验知识将复原问题的求解转化为带规整化约束的最优化估计问题,进而复原湍流退化图像。     

基于多帧湍流退化图像的近视解卷积复原

根据贝叶斯和Parseval定理,引入了频域内多帧湍流退化图像的近视解卷积复原算法。以大气湍流长曝光光学传递函数作为估计的光学传递函数。根据频域代价函数的特点,提出分步牛顿法求解代价函数。本算法能够处理未匹配的多帧图像,并能获得理想的复原图像。计算机仿真多帧湍流退化图像的复原结果表明:即使多帧图像未匹配,在不同湍流强度和不同噪声情况下算法仍能复原出好的图像效果。     

基于变分贝叶斯估计的相机抖动模糊图像的盲复原算法

在曝光过程中由于相机抖动而导致的运动模糊,是一种常见的图像降质现象。该文提出了一种基于变分贝叶斯估计和自然图像梯度统计特性的盲复原算法,用于恢复相机抖动模糊图像,同时针对图像复原过程中出现的振铃效应,设计了一种基于分区域检测和Fuzzy滤波器的去振铃效应方法。实验结果表明,该文提出的盲复原算法能够有效地去除图像中因相机抖动而产生的模糊,而且在保持图像边缘和细节的同时,可以较好地降低振铃效应对图像复原质量的影响。     

采用冗余提升的不可分离小波变换的点扩散函数估计

针对点扩散函数估计(Point Spread Function,PSF)不准确导致在气动退化图像盲复原处理后易造成振铃效应的问题,提出了一种改进的PSF估计方法,并将之应用于气动退化图像的复原处理中。具体做法是:构建平移不变的非下采样小波变换(NSWT),从而使之更易于处理图像奇异信息;基于小波变换模极大值和点扩散函数方差之间的关系,提出基于冗余提升NSWT的PSF估计方法;最后,将之应用于气动退化图像的盲复原中进行仿真验证。实验结果表明,使用改进后的PSF估计方法复原后的图像振铃效应等伪像程度显著减轻,图像质量明显改善,从而验证了构建的平移不变NSWT及改进PSF估计方法的有效性。     

水平路径上多帧湍流退化图像重建

为了重建水平路径上远距离成像系统获取的湍流退化图像,提出去除形变和振铃的分块多帧盲反卷积方法.首先按采集的顺序将图像序列分成若干图像组,通过B-spline基函数配准方法去除非等晕块之间的形变,第二步通过基于块的时域融合算法去除等晕块间的振铃,得到衍射受限的湍流退化图像,最后将所得的多帧图像进行频域重建,复原高质量图像.实验表明,所提出的算法适合于水平路径上获取的退化图像的重建,得到较高的主观视觉图像质量.     

Total variation blind deconvolution

We present a blind deconvolution algorithm based on the total variational (TV) minimization method proposed by Acar and Vogel (1994). The motivation for regularizing with the TV norm is that it is extremely effective for recovering edges of images as well as some blurring functions, e.g., motion blur and out-of-focus blur. An alternating minimization (AM) implicit iterative scheme is devised to recover the image and simultaneously identify the point spread function (PSF). Numerical results indicate that the iterative scheme is quite robust, converges very fast (especially for discontinuous blur), and both the image and the PSF can be recovered under the presence of high noise level. Finally, we remark that PSFs without sharp edges, e.g., Gaussian blur, can also be identified through the TV approach.     

Space-Variant Restoration of Images Degraded by Camera Motion Blur

We examine the problem of restoration from multiple images degraded by camera motion blur. We consider scenes with significant depth variations resulting in space-variant blur. The proposed algorithm can be applied if the camera moves along an arbitrary curve parallel to the image plane, without any rotations. The knowledge of camera trajectory and camera parameters is not necessary. At the input, the user selects a region where depth variations are negligible. The algorithm belongs to the group of variational methods that estimate simultaneously a sharp image and a depth map, based on the minimization of a cost functional. To initialize the minimization, it uses an auxiliary window-based depth estimation algorithm. Feasibility of the algorithm is demonstrated by three experiments with real images.     

A noise-immune no-reference metric for estimating blurriness value of an image

Blur is a type of distortion that may happen in digital images. Blur estimation is an important issue in image processing applications such as image deblurring and depth estimation. Several blur metrics exist in the literature, but they are mostly sensitive to the presence of noise. In this paper, a simple yet accurate no-reference blur metric with low computational cost is proposed, which is robust against noise. The proposed blur metric is based on the observation that there is a considerable difference between the DCT of a sharp image and the one associated with its blurred version. The effect of noise is mainly reflected in the higher order DCT coefficients. Hence, the noise effect is mitigated in this paper via discarding the higher order DCT coefficients. The experiments, performed on four databases (including CSIQ, TID2008, IVC, and LIVE), indicate the capability of the proposed metric in measuring image blurriness. Comparative results with other existing approaches show the superiority of the proposed blur metric, especially at the presence of noise.     

多尺度卷积神经网络的噪声模糊图像盲复原

图像盲复原是从一幅观测的模糊图像恢复出模糊核和清晰图像,传统盲去卷积算法采用简化模型估计模糊核,导致预测模糊核与真实值误差较大,最终复原结果不理想。针对此问题提出一种基于改进残差模块的多尺度卷积神经网络模型,采用端到端模式,无需估计模糊核。提出了一种基于限制网络输入的改进Wasserstein GAN （WGAN）,增加了一层输入限制层,能够限定参数初始值,提高了网络收敛速度。设计了多重损失函数,融合了基于多尺度网络的感知损失和基于条件式生成对抗网络的对抗损失。实验结果表明:所提方法在定量和定性评价指标上优于已有的代表性方法,并且运行速度比相近算法快了4倍。     

Automatic blur region segmentation approach using image matting

For images with partial blur such as local defocus or local motion, deconvolution with just a single point spread function surely could not restore the images correctly. Thus, restoration relying on blur region segmentation is developed widely. In this paper, we propose an automatic approach for blur region extraction. Firstly, the image is divided into patches. Then, the patches are marked by three blur features: gradient histogram span, local mean square error map, and maximum saturation. The combination of three measures is employed as the initialization of iterative image matting algorithm. At last, we separate the blurred and non-blurred region through the binarization of alpha matting map. Experiments with a set of natural images prove the advantage of our algorithm.     

基于交叉累计剩余熵的多光谱图像配准方法

针对传统互信息图像配准容易产生局部极值的问题,提出将双边滤波器和交叉累计剩余熵结合作为匹配算法,进行多光谱图像的配准。在这种配准算法中,首先针对多光谱图像特点,提出基于概率密度的双边滤波器边缘提取方法,其次采用交叉累计剩余熵代替互信息作为测度函数将参考图像与待匹配图像的边缘进行匹配。双边滤波器的特性是去噪保边,而累计剩余熵比香农熵更具一般性,且该函数可以有效地避免局部极值,去除噪声。实验证明,该方法鲁棒性好,配准效果明显。     

基于改进生成对抗网络的低剂量CT去噪算法

针对低剂量计算机断层扫描(computerized tomography,CT)在图像采集过程中引入较多噪声,造成图像质量严重下降的问题, 提出一种基于残差注意力机制与复合感知损失的低剂量CT去噪算法。在该算法中,利用生 成对抗网络完成对低剂量CT图像的去噪,在网络框架中引入多尺度特征提取及残差注意力 模块,以融合图像中不同尺度的信息,提高网络对噪声特征的区分能力,避免在去噪过程中 丢失图像细节信息。同时采用复合感知损失函数,以加快网络收敛速度,促使去噪图像在感 知上与原图像更接近。实验结果表明:与现有的算法相比,所提算法能够有效抑制低剂量 CT图像中的噪声,并恢复更多的纹理细节;对比低剂量CT图像,所提算法处理后的CT 图像峰值信噪比(peak signal-to-noise ratio,PSNR) 值提高了31.72%, 结构相似性(structural similarity,SSIM)值提高了13.15%,可以满足更高的医学影像诊断要求 。     

Split Bregmanized anisotropic total variation model for image deblurring

In this paper, an effective image deblurring model is proposed to preserve sharp image edges by suppressing the stair-casing arising in the total variation (TV) based method by using the anisotropic total variation. To solve the difficult L1 norm problems, the split Bregman iteration is employed. Several synthetic degraded images are used for experiments. Comparison results are also made with total variation and nonlocal total variation based method. Experimental results show that the proposed method not only is robust to noise and different blur kernels, but also performs well on blurring images with more detailed textures, and the stair-casing effect is well suppressed.     

基于支持向量机的湍流退化图像加速复原算法

由于湍流图像的退化原因十分复杂,现有图像复原算法很难在复原效率和复原质量间达到很好的平衡,为此提出了一种基于支持向量机的湍流退化图像加速复原算法.该算法通过设置方差阈值进行样本选择,舍弃了冗余信息、提高了样本质量;同时,对序列图像进行实时模型更新,加快了序列图像的复原速度.针对电弧风洞图像,将加速复原算法和原算法进行了比较.实验结果表明,加速算法的复原速度更快、复原效果也更好,它可以有效地解决湍流退化给图像带来的噪声和能量衰减问题,并能很好地校正湍流效应引起的模糊和抖动现象.     

红外视频帧运动模糊复原技术研究

当前红外空域监测探测系统常用视频的形式存储和传输图像信号,但是视频图像在形成、传输和记录过程中,易受运动模糊和噪声的污染,为了使该系统适用于当前空域形势,提出基于该系统的视频运动模糊复原算法。首先构建基于视频流运动模糊复原模型,综合序列图像各帧之间的互信息,估计有效的点扩散函数,然后描述运动模糊复原流程,提出相应算法,构建各功能模块。操作中视频以降频采样的方式减少计算复杂度,提高图像质量,获取较高复原效果。最后,通过引入主、客观两套评价体系对使用的算法以及其他经典算法作对照,评估复原结果。实验结果表明:复原视频各帧的峰值信噪比达到37,均方误差在9以下,均优于对照算法。基本满足监测系统发现目标,监测空域的要求。