运动模糊角度检测的两种改进方法

运动模糊图像复原的关键点在于模糊角度和模糊长度的获取,针对运动模糊图像频谱图中十字亮线影响模糊角度检测精度的问题,提出了两种改进方法。在Radon变换的基础上,通过对模糊图像频谱图进行非中心化和二次傅里叶变换细化条纹信息,来减小十字亮线对模糊角度检测精度的影响。对比实验表明,改进的两种方法能提高1°～3°的模糊角度检测精度。     

高频振动振幅的视觉测量

研究了运动模糊图像在空间域和频域上的数学模型,理论分析指出物体作高频谐波振动时运动模糊成像的频谱上会由于Bessel函数的零点的存在而形成系列暗条纹。提出利用CCD摄取一幅振动模糊图像,经二维傅里叶变换,并采用图像处理技术检测频谱上直线条纹的位置,即可实现高频振动振幅的图像测量,测量结果为亚像素级的精度。     

快速运动模糊图像盲解卷积算法

针对快速运动形成的图像模糊,提出了一种运动模糊图像盲解卷积算法.首先,对被噪声污染的频谱图像进行脊波增强;然后,采用一种新的基于Radon变换的鲁棒算法来确定模糊核函数,该算法在小模糊长度和低信噪比的条件下仍能准确地估计模糊核参数;确定模糊核函数后,采用基于hyper-laplacian先验的快速非盲解卷积算法来恢复模糊图像.实验结果证明,与基于机器学习的R.Fergus的算法相比较,本文算法在获得相近效果的前提下,计算时间从近30 min下降到40 s左右.该算法对合成运动模糊图像和实际相机运动的自然模糊图像都具有较好的恢复效果.     

基于非均匀采样系统的光栅刻划机频谱分析方法研究

数据采样过程中,由于操作系统定时精度、任务切换等因素的影响,采样系统无法实现均匀采样。使用普通的均匀离散傅里叶变换处理非均匀采样数据会存在较大误差。针对光栅刻划机系统,采用了时域插值方法和非均匀离散傅里叶变换方法进行了仿真验证,对比均匀傅里叶变换结果,减小了频谱变换带来的误差。使用时域插值法和非均匀傅里叶变换,对光栅刻划机实际采样数据进行分析,获得了更好的效果。     

航空发动机振动数据稀疏傅里叶变换分析

稀疏傅里叶变换是近年来新兴的一种基于信号稀疏特性的频谱分析方法,稀疏傅里叶变换通过识别舍弃对分析结果无影响的频率信号,从而对大数据进行快速准确的处理。为了探究稀疏傅里叶变换在航空发动机振动数据分析中的实用性,结合实际飞行试验振动数据,将稀疏傅里叶变换方法与传统快速傅里叶变换方法在频谱特性、运行时间、算法稳定性等方面进行了研究,通过对比可以发现,稀疏傅里叶变换算法在保证准确率的情况下,可以极大地提高振动数据分析的效率。     

运动模糊图像的实时恢复算法

提出了一种新的处理运动模糊图像的方法,以一维维纳滤波(1DWF)来快速恢复二维的模糊图像。给出了1DWF算法可行性的理论论证,并给出了1DWF算法及其它常用图像恢复算法的实验结果和对比评价。运算量分析表明:1DWF算法的运算量只有二维维纳滤波运算量的1/3;实验结果显示:在P4 3.0G主频的PC机上,1DWF算法可以使得512×512的8位灰度测试图像在36 ms内完成图像恢复。对图像恢复质量的评价结果显示:1DWF算法的图像恢复质量与原维纳滤波的恢复效果相同,验证了在单处理器上实时、高质恢复模糊图像的可行性。     

运动模糊图像快速递推复原算法研究

在运动模糊图像恢复中,常用的方法都是基于滤波算法,这些方法计算比较复杂.针对图像模糊参数未知情况,对其频谱图采用Radon变换,然后分别基于MRT和IPM方法得到模糊方向和模糊尺度,最后采用基于Z变换的离散递推算法恢复出图像,得到了质量较高的恢复图像.     

改进的奇异值分解法估计图像点扩散函数

为了提高图像复原算法的性能,提出了一种改进的奇异值分解法估计图像的点扩散函数。从图像的退化离散模型出发,对图像进行逐层分块奇异值分解,并自动选取奇异值重组阶数以减少噪声对估计的影响。利用理想图像奇异值向量平均能谱指数模型,估计点扩散函数奇异值向量的频谱,再反傅里叶变换得到其时域结果。实验结果表明,该方法能在不同信噪比情况下估计成像系统的点扩散函数,估计结果比原有估计方法有所提高,有望为图像复原算法的预处理提供一种有效的手段。     

基于Rife-Vincent窗衰减信号插值离散傅里叶变换

频谱泄漏和栅栏效应是影响衰减信号离散傅里叶变换精度的主要因素。为了提高多频衰减信号离散傅里叶变换频谱参数的校正精度,提出一种加窗两点矢量插值校正算法。对信号加M阶余弦窗并计算加窗后信号的离散傅里叶变换,利用真实频率附近的两根谱线的矢量比建立方程,通过求解方程获得频率偏移量和衰减因子,利用上述获得的两个参数计算出信号的频率、幅值和相位。余弦窗的最大旁瓣衰减特性能有效的降低频谱泄漏的影响,两点矢量频域插值可以消除栅栏效应,两者结合极大地提高了算法的参数校正精度。仿真和试验结果表明,算法具有较高的参数校正精度和稳定性,且计算效率较高,适用于实时处理及对计算资源要求苛刻的场合,为多频衰减信号的特征提取提供了一种可选的方法。     

基于小波变换的多尺度自配准纹理分析

图像分析中多尺度分析与自配准性质与人类视觉相关联，是纹理分析的重要工具。利用小波变换和傅里叶变换对纹理图像进行二次变换域分析构造具有多尺度自配准性质小波系数频谱，然后根据小波系数性质与物理意义对算法进行优化，最后通过小波系数频谱的投影提取图像的纹理特征。利用图像检索与树状结构小波和傅里叶变换方法进行了对比，实验结果表明小波系数频谱具有良好的纹理分析能力。     

基于图形处理器的实数FFT在图像处理上的应用

对常用的实数FFT算法进行改进,在此基础上提出基于图形处理器(GPU)平台的实数FFT算法。常用的实数FFT算法降低传统复数FFT的运算量约40%,文中实数FFT算法的运算量能减少到复数FFT的50%。通过对存储数据的特殊配置,改进后的实数FFT算法能由一维拓展到二维。并通过调用CUFFT库的一维复数FFT函数,实现实数FFT算法的并行运算。实验中通过维纳滤波算法的应用,对实数FFT的精确度及效率进行检验。图像的处理效果表明文中实数FFT算法是正确、可行的。文中实数FFT算法可以帮助维纳滤波算法在19.26ms内恢复一帧2048x2048灰度模糊图像,该速度是在GPU上使用复数FFT的维纳滤波的2.34倍,是在CPU上使用实数FFT的维纳滤波的37.46倍。实验表明文中算法具有一定的实用价值。     

Optimal and near-optimal filters in high-resolution electron microscopy

Two filters for improving the visibility of crystalline material in the presence of amorphous surface contamination layers in high-resolution electron microscope images can be constructed automatically from the information present in the Fourier transform of the recorded image. The recorded signal is considered in the first approximation to be the sum of two signals which are uncorrelated in the frequency domain. By estimating the power spectrum of the signal from the amorphous layer, an optimized estimate for the desired signal is given by the Wiener filter. A second filter which uses the estimated amplitude of the amorphous signal to subtract out a background can be shown to be related to the Wiener filter. The two filters are applied to an experimental image of zeolite and the effects of the two filters are compared.     

基于月球观测的FY-2G中波红外波段在轨调制传递函数评价与图像复原

针对风云二号(FY-2)中波红外波段地球目标图像空间分辨率低的问题,提出了从月球图像中提取刃边目标进行调制函数(MTF)计算,根据图像质量评价参数进行图像复原提高图像空间分辨率的方法。首先根据FY-2定位模型设计了月球可视位置算法,搜索到月球图像;通过一阶微分、极值匹配等处理,基于傅里叶变换得到FY-2G中波红外波段在轨MTF评价曲线。然后,根据MTF计算结果,采用维纳滤波器对中波红外波段图像进行复原;以像素平均梯度、功率谱分量和以及图像信息熵作为评价参数,通过3种评价参数的变化确定合理的滤波参数。最后,得到经过MTF复原的高分辨率图像。实验结果显示,应用提出的方法,不仅MTF计算正确,图像复原有效,空间分辨率得到提高,还保证了图像复原前后能量的一致性。     

相对运动的模糊图像复原的算法研究

对由相对运动引起的模糊图像复原的算法进行了研究，分析其退化的原因，建立了其退化和复原的数学模型．并采用逆滤波、维纳(Wiener)滤波和卡尔曼(Kalman)滤波等算法对仿真运动下的模糊图像分别进行了图像恢复处理。结果表明，利用这一模型算法取得了良好的效果。还对更为复杂退化环境下的图像恢复问题进行了初探，为更为复杂退化环境下的图像恢复提供了理论依据和实践基础。     

旋转运动模糊的实时恢复算法

提出一种旋转运动模糊恢复算法,解决航空成像时旋转运动模糊的实时恢复问题。对旋转运动模糊这种具有异速像移的空间变化模糊进行分析,推导出旋转运动模糊的数学模型。用基于Bresenham画圆法的坐标转换方法将旋转圆弧上的空间变化模糊转变为常见的线性空间不变模糊,并使用一维维纳滤波对原圆弧轨迹上的像素点进行模糊恢复。实验结果显示：本文算法在GPU处理平台下用3.31ms即能完成一帧1024x1024 8bit旋转运动模糊图像的恢复,实现图像的实时恢复处理;同时图像上的细节信息均能得到很好的恢复,恢复图像的PSNR为28.76。算法的效率及效果表明本文算法具有一定的实用价值。     

离焦模糊图像的维纳滤波复原研究

微操作中，显微视觉系统获取的图像通常是离焦模糊图像。离焦模糊图像的退化模型可用圆盘函数描述，利用模糊图像无方向性的二阶拉氏微分图像的自相关的负相关峰形成的环形槽的直径等于作为圆盘函数直径的2倍可以确定该函数。对模糊图像进行一次维纳滤波方法得到原图像的估计值，然后利用该初始值求得原图像及噪声的谱密度估值，进而利用这些新获得的信息构成改进的维纳滤波器对退化图像进行第二次滤波。实验表明，该方法计算量小、鉴别精度高、抗噪声能力较强，突出原图像的一些关键细节，提高了图像的复原质量。     

基于维纳滤波的运动模糊消除算法及其在航空成像系统中的应用

分析了航空成像系统运动模糊产生的机理,通过建立运动模糊数学模型,进行了消除运动模糊仿真实验。研究表明,由于成像系统与地面目标景物的相对运动,在目标图像上产生运动模糊,图像复原技术可以消除图像模糊。在图像复原技术中,点扩散函数(PSF)是影响图像恢复结果的关键因素,文中给出了估计点扩散函数的一般方法。虽然维纳滤波可以解决在逆滤波中H(u,v)零点噪声放大问题,但是在图像边缘附近误差较大。采用带最优窗的维纳滤波方法可有效抑制噪声和减小边缘误差。对实验平台获取的运动模糊图像进行实验,结果表明在图像边缘像素灰度平滑条件下,可以收到近乎完美的恢复效果。     

Restoration of weak phase-contrast images recorded with a high degree of defocus: the "twin image" problem associated with CTF correction

Relatively large values of objective-lens defocus must normally be used to produce detectable levels of image contrast for unstained biological specimens, which are generally weak phase objects. As a result, a subsequent restoration operation must be used to correct for oscillations in the contrast transfer function (CTF) at higher resolution. Currently used methods of CTF correction assume the ideal case in which Friedel mates in the scattered wave have contributed pairs of Fourier components that overlap with one another in the image plane. This "ideal" situation may be only poorly satisfied, or not satisfied at all, as the particle size gets smaller, the defocus value gets larger, and the resolution gets higher. We have therefore investigated whether currently used methods of CTF correction are also effective in restoring the single-sideband image information that becomes displaced (delocalized) by half (or more) the diameter of a particle of finite size. Computer simulations are used to show that restoration either by "phase flipping" or by multiplying by the CTF recovers only about half of the delocalized information. The other half of the delocalized information goes into a doubly defocused "twin" image of the type produced during optical reconstruction of an in-line hologram. Restoration with a Wiener filter is effective in recovering the delocalized information only when the signal-to-noise ratio (S/N) is orders of magnitude higher than that which exists in low-dose images of biological specimens, in which case the Wiener filter approaches division by the CTF (i.e. the formal inverse). For realistic values of the S/N, however, the "twin image" problem seen with a Wiener filter is very similar to that seen when either phase flipping or multiplying by the CTF is used for restoration. The results of these simulations suggest that CTF correction is a poor alternative to using a Zernike-type phase plate when imaging biological specimens, in which case the images can be recorded in a close-to-focus condition, and delocalization of high-resolution information is thus minimized.     

航空多重模糊图像恢复算法

提出一种针对多重模糊的图像恢复算法,解决航空成像中多重模糊同时作用时的图像恢复问题。对多重模糊的物理模型进行分析,通过分步去模糊对多重模糊图像进行恢复。对空间不变模糊的点扩散函数进行合并,减少多重模糊恢复过程的计算误差累计,通过一次解卷积运算实现多重空间不变模糊图像的恢复。对包含空间变换模糊的多重模糊在分步恢复过程中所产生的图像误差噪声进行分析,使用维纳滤波对阶段误差噪声进行抑制,使得恢复图像的PSNR值提高7.76dB。实验结果表明基于点扩散函数合并的恢复方法能将多重模糊图像的PSNR值提高到28.09,有效地保障了图像的恢复质量。