数字图像恢复的迭代投影正则化方法研究

图像恢复的目的是对模糊的图像进行处理,使它趋向于复原的或没有噪声影响的理想图像。研究图像恢复的迭代正则化方法,主要研究梯度法,特别是提出了求图像恢复的投影共轭梯度法。针对受大气扰动影响的遥感图像,根据梯度法使用MATLAB进行编程,对模糊且带噪音的图像进行恢复,并与经典的最小二乘法进行比较。     

图像抖动核函数估计与图像恢复

抖动模糊是摄影中常见的问题,为此提出了一个鲁棒快速的核函数估计和图像恢复方法。给定一幅因相机抖动而模糊的图像,该方法首先建立金字塔,然后自顶向下、迭代地估计运动模糊核函数,同时对图像进行恢复。使用混合高斯模型对核函数建模,使用自然图像的边缘大尾巴分布对图像进行约束。通过冲击滤波器预测图像的强边缘,对图像的边缘与核函数进行约束,从而更好地估计核函数。并通过迟滞阈值方法和核函数重新定位的方法,降低核函数的噪声,提高核函数估计的鲁棒性能。在求解核函数能量方程时,采用共轭梯度法,利用图像的一阶和二阶偏导数降低系统方程的条件数,加快收敛速度。最后,在一个国际公开的包含32组运动模糊图像的数据集上验证了该方法。实验结果表明,该方法所恢复的图像,其边缘和纹理清晰,能够很好地避免噪声和振铃走样问题。     

基于TVGA正则化的室内运动模糊图像恢复

针对室内环境下相机曝光时间长,被摄目标相对相机运动会产生图像模糊的问题,以室内服务移动机器人为研究背景,提出了一种基于Topkis-Veinott梯度法(TVGA)正则化运动的模糊图像恢复方法。此算法首先采用方向导数法估计出运动模糊方向,同时将图像运动模糊方向旋转至水平轴;然后采用自相关函数平均法确定运动模糊长度,并算出运动模糊点扩展函数(PSF);最后采用改进的TVGA最优化正则参数,进而恢复原始图像。与经典的Wiener法和两种正则化恢复方法进行的比较结果表明,用TVGA法正则化恢复的图像效果较好,不仅较接近原始图像,且易于实现。     

基于双L_0稀疏先验的图像运动去模糊

目前图像的运动去模糊方法在处理较复杂的运动模糊时难以得到理想的效果,其原因之一是这些方法普遍只考虑图像梯度的稀疏性,忽略了模糊核的稀疏性。针对这一不足提出一种新的双L_0正则约束的运动模糊去除方法,该方法同时对自然图像梯度和模糊核使用L_0正则约束,结合半正定二次分裂最小化的方法进行求解优化,实现自然模糊图像梯度和模糊核均稀疏下的模糊核估计,并进一步使用L_(0.5)超拉普拉斯正则约束项恢复最终图像。实验发现,该方法可以较好地去除单幅图像较复杂的运动模糊,更好地克服了估计的模糊核中存在的噪点和错误,得到较现有方法更加理想去模糊效果。     

使用柯西分布点扩散函数模型的单幅散焦图像深度恢复

目的 当前,大多数单幅散焦图像的3维(3D)场景深度恢复方法,通常使用高斯分布描述点扩散函数(PSF)模型,依据图像边缘散焦模糊量与场景深度的对应关系获得稀疏深度图,采用不同的扩展方法得到整个场景图像的全深度图.鉴于现有方法的深度恢复结果还不够精准,对各种噪声干扰还不够健壮,提出一种基于柯西分布的点扩散函数模型计算物体图像边缘散焦模糊量的方法.方法 将输入的单幅散焦图像分别用两个柯西分布重新模糊,利用图像边缘两次重新模糊图像间梯度比值和两个柯西分布的尺度参数,可以计算出图像中边缘处的散焦模糊量.使用matting内插方法将边缘模糊量扩展到整个图像,即可恢复场景的全深度图.结果 将原始Lenna图像旋转并加入高斯噪声以模拟图像噪声和边缘位置误差,用原图与噪声图比较了柯西分布图像梯度比值与高斯分布图像梯度比值的平均误差.使用多种真实场景图像数据,将本文方法与现有的多种单幅散焦图像深度恢复方法进行了比较.柯西分布图像梯度比值的平均误差要小于高斯分布图像梯度比值的平均误差.本文方法能够从非标定单幅散焦图像中较好地恢复场景深度,对图像噪声、不准确边缘位置和邻近边缘具有更好的抗干扰能力.结论 本文方法可以生成优于现有基于高斯模型等方法的场景深度图.同时,也证明了使用非高斯模型建模PSF的可行性和有效性.     

结合梯度指导和局部增强Transformer的图像去模糊网络

模糊图像不仅影响人类感知还会影响后续计算机视觉任务的性能,例如自动驾驶系统和户外监控系统中的视觉算法.针对以往基于深度学习的去模糊方法感受野较小,不能动态适应输入内容和重建图像细节信息困难等问题,提出了一种基于Transformer的图像去模糊网络.网络包含两个分支：图像内容分支和梯度分支,每条分支均以具有窗口机制的Transformer作为主干,通过梯度分支的信息指导图像去模糊重建,能够更好地恢复图像的边缘和纹理.同时,为了充分利用图像的内容信息和梯度信息,本文还设计了一个交互式融合模块来有效融合特征信息.此外,本文通过在Transformer块的自注意力机制和前馈网络中引入卷积来解决Transformer对局部信息建模不足的问题.在合成数据集和真实数据集上的大量实验结果表明,提出的算法能有效去除复杂模糊并且恢复清晰的细节,在定量指标和视觉效果上均优于目前的主流去模糊算法.     

一种改进的运动模糊图像恢复算法

在运动图像复原的研究中,运动模糊图像的参数估计与恢复算法是近年来数字图像处理领域研究的热点问题.针对运动图像受到噪声信号的影响,为了提高图像恢复效率,通过对运动模糊图像的恢复过程进行分析,提出了一种改进的参数估计与图像恢复算法,即利用经阈值化处理的Radon变换估计模糊方法,通过微分自相关法估计模糊长度,最后应用带最优窗的维纳滤波进行图像复原.进行仿真的结果表明,改进算法能够较为精确地估算出运动模糊图像的模糊参数并取得了较好的恢复效果,提升了图像恢复的抗噪性能,具有实际参考价值.     

卡通纹理分解和全变分梯度算法实现图像恢复

为了研究图像恢复技术,提出采用卡通纹理分解和基于全变分的广义加速临近梯度算法实现图像恢复。将原始模糊图像分解成卡通部分和纹理部分,卡通部分主要是图像的低频成分受噪声干扰小,纹理部分主要是图像的高频成分受噪声干扰大,采用基于全变分的广义加速临近梯度算法进行图像去模糊和去噪,卡通部分选择较小的正则化参数,纹理部分选择较大的正则化参数,将恢复的卡通部分和纹理部分进行合成得到恢复图像。通过对两张标准测试图像的MATLAB实验仿真,证明了该方法不仅收敛速度快而且效果比一般的临近梯度算法要好,尤其适合于恢复模糊度不是很高的图像。     

一种运动模糊图像的复原法

被摄物与相机之间的相对运动往往会造成图像的运动模糊，给图像的识别带来不便。为了恢复这些模糊图像，文中提出了一种运动模糊图像的复原法。它利用了双线性插值及模糊方向上微分图像灰度值(绝对值)之和最小的方法来求出运动模糊的方向，其次运用传播波方程对任意方向上的匀速直线运动模糊进行恢复。将此方法应用于一个具体的实例当中，发现效果明显，由此可看出此方法是十分有效的。     

一种运动模糊图像的复原法

被摄物与相机之间的相对运动往往会造成图像的运动模糊,给图像的识别带来不便.为了恢复这些模糊图像,文中提出了一种运动模糊图像的复原法.它利用了双线性插值及模糊方向上微分图像灰度值(绝对值)之和最小的方法来求出运动模糊的方向,其次运用传播波方程对任意方向上的匀速直线运动模糊进行恢复.将此方法应用于一个具体的实例当中,发现效果明显,由此可看出此方法是十分有效的.     

基于梯度投影的图像盲复原算法

为了利用多帧退化图像信息快速恢复出高质量的图像,提出了一种新的递归梯度投影多帧图像盲复原算法。该算法充分利用多帧图像的先验信息,首先给出一种能够有效抑制噪声放大的新的代价函数,然后通过梯度投影算法对新的代价函数进行最小化以推导出迭代公式,最后通过频率域多次递归迭代运算对退化图像进行复原。模拟实验结果证明该算法运算快速,对于不同高斯噪声级别和不同PSF衰退的图像,均能够清晰地恢复出图像细节特征、同时也能够准确地恢复出衰退PSF。     

基于交替迭代和神经网络的盲目图像恢复

提出了种盲目图像恢复模型：退化图像经傅立叶变换后在频率域通过交替迭代的方式分解出原始图像和点扩展函数,当大致估计出退化模型的点扩展函数的类型及其参数后,用基于Ｈｏｐｆｉｅｌｄ神经网络的方法进行精确恢复,以提高恢复质量．实验证明,这种恢复模型可以在未知点扩展函数的情况下取得较好的恢复效果．     

一种新的图像去模糊清晰化方法

针对在实际环境中很难得到图像去模糊所需要的大量先验知识,诸如退化模式、 点扩散函数等,提出了一种新的图像去模糊清晰化方法。首先利用高斯差分算子获得图像轮廓 信息,然后根据轮廓信息预测清晰图像过渡区,再利用清晰图像过渡区、退化图像和点扩散函 数之间的关系建立目标函数,为了克服噪声的影响,在目标函数中加入了非负性惩罚项和空间 相关性约束项,并使用滞后迭代的极小化方法来求解点扩散函数;最后通过已有的非盲目图像 复原算法复原图像。实验结果表明,该方法无需知道图像退化模式,对各种因素引起的退化图 像都能有效地复原。     

基于频域共轭梯度法的交替迭代复原算法研究

对迭代盲目去卷积复原方法进行了研究,提出了基于频域共轭梯度法的交替迭代优化复原算法,在频域上构造了关于目标图像和点扩展函数频谱的误差代价函数,将共轭梯度法引入到频谱误差代价函数的极小化过程中,并将空域非负性和频域带限等先验约束知识融合到对目标图像和点扩展函数的迭代交替优化估计过程中,取得了预期的复原效果,增强了算法的抗噪性和稳定性。在微机上进行了一系列的复原实验,实验结果表明算法复原效果好,抗噪能力强,速度较快,且能恢复具有复杂背景的目标图像。     

基于频谱参数估计和神经网络的运动模糊图像恢复

提出了一种运动模糊图像恢复模型，运动模糊图像经傅立叶变换后在频域有频谱零点进行参数估计，通过霍变换初步求得运动模糊图像的点扩展函数，当估计出运动模糊图像的点扩展函数的参数后，用神经网络方法进行恢复。这种恢复模型可以对任意角度的匀速运动模糊图像的恢复取得恢复效果。该方法具有操作简单和全局搜索收敛的优点，实验证明这是一种比较好的运动模糊图像恢复方法。     

利用拉氏算子鉴别散焦模糊图像点扩散函数

对于散焦模糊图像,通常把其散焦点扩散函数近似为圆柱形函数。若能有效地从模糊图像中鉴别出该圆柱形的半径,则等价于求出了散焦模糊点扩散函数。利用拉氏算子对散焦模糊图像进行无方向性的二阶微分,然后求微分图像的自相关,则三维显示的自相关图像上会出现一个环形槽。环形槽由数值为负的一系列相关峰连成,槽底住置连成鉴别 别圆。该鉴别圆以零频尖峰为圆心,直径等于作为散焦点扩散函数的圆柱形直径的两倍。通过插值求和,得到一条鉴别曲线,可以直接鉴别出其直径。这一新的鉴别方法计算 量小,鉴别精度高,抗噪声能力较强。     

基于双正则化的图像超分辨率盲重建

图像超分辨率重建是利用数字信号处理技术由一系列低分辨率观测图像得到高分辨率图像。大多数重建算法假设成像系统的模糊特性也即点扩散函数(PSF)已知,然而实际的应用环境下PSF事先不知道或部分知道。为此,将未知PSF模型化,提出基于双正则化的图像超分辨率盲重建算法,并且正则化作用的强度随重建图像局部光滑程度的变化而自适应地改变,以便能保护图像细节同时抑制平滑区域的噪声。求解过程中采用交替最小化方法估计PSF参数和高分辨率图像,并随着迭代次数的增加逐步提高每次寻优的精度以节省计算开销。实验结果表明,该算法能够比较准确地估计出PSF参数并取得较好的图像重建效果。     

运动模糊图像PSF参数估计方法改进及图像复原

运动模糊图像复原的目的是改善运动图像质量,从而为图像处理任务提供高质量的清晰图像以保证算法能够准确获取图像信息,其中运动模糊图像的点扩散函数（PSF）求解是影响复原图像质量的关键步骤。针对现有运动模糊图像PSF参数估计方法中存在的估计误差大、有效估计范围有限等问题,在分析频谱图像特征的基础上,提出一种改进的PSF参数估计方法。通过图像增强处理和形态学变换去除频谱图像中的十字亮线和噪点干扰,获取形态合适的条纹图像以完成Radon变换检测。利用二值频谱图像的条纹特征自适应地控制形态学运算精度,从而保证算法的执行效率和鲁棒性。对条纹进行边缘测定,消除由条纹自身宽度导致的角度估计误差,以提高参数估计结果的精度。实验结果表明,该方法能够提高模糊参数估计的准确率和有效估计范围,由此构建的PSF能复原出更加清晰的重建图像,复原图像总体峰值信噪比不低于25 dB。     

Motion adaptive deblurring filter for LCD

Motion blurring on liquid crystal display (LCD) was modeled by the original image convoluted with a point spread function (PSF). An intensity independent PSF was first deduced by statistical approximation. Based on the PSF, a motion adaptive deblurring filter was proposed to restore the original image. The simulation of motion blurred and deblurred natural images were presented. The results indicate that the proposed deblurring filter can significantly reduce the visible blurring artifact on LCD, which has a simple one-dimensional structure and can be integrated into other video processing algorithms, e.g. frame rate doubling, to further improve the image quality.     

一种变分自适应中值滤波算法

针对自适应中值和变分滤波方法脉冲噪声去除能力的不足,提出了一种新的变分自适应中值滤波方法。首先采用自适应中值滤波器对脉冲噪点进行标识,然后对标识的噪点构建由逼近条件和边缘保持正则化条件构成的代价函数,通过变分方法对代价函数寻优求解,对噪点进行恢复。最后进行了仿真试验,并与标准中值滤波,开关中值滤波,自适应中值滤波,和变分滤波方法进行了比较。试验结果表明,在信噪比和细节保留方面明显优于上述滤波方法,可以有效去除高达90%的脉冲噪声。