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运动模糊图像复原技术的研究与算法实现

作　者: 张文兴
导　师: 孙怡
学　校: 大连理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 运动模糊 图像恢复 编码曝光 PSF 运动模糊参数估计
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


在单次曝光时间内,由于相机和被拍摄物体之间的相对运动,导致所拍摄图像模糊。运动模糊导致的图像质量降低,严重影响了人们对外界的探寻、对信息的获取以及科学技术的发展。因此,对运动模糊图像复原技术的研究具有很重要的现实意义,其广泛应用于工业控制、道路监控、军事、医学以及刑侦等领域。运动模糊图像复原的主要工作是去除或者缓解图像采集过程中发生的图像质量退化,使图像趋近于理想的无运动模糊因素的清晰图像。本文的研究工作就是基于这个目的而展开的。传统相机的快门相当于一个低通滤波器,所拍摄的运动模糊图像失去了空间高频细节,使得通过反卷积进行去模糊成为一个病态问题。本文首先利用模糊图像的频谱特点,并结合Hough变换,提出了一种基于模糊边缘图像频谱亮线的运动方向估计算法；然后分析了模糊图像中沿运动方向上相邻像素之间的相关性,并结合光流方程,采用微分自相关方法估计运动模糊长度；接着介绍了编码曝光成像原理,即在单次曝光时间内用一个二进制码序列控制快门的开闭来获取一幅运动模糊图像,此时的相机快门相当于一个带通滤波器,这可类比于通信系统中的扩频技术,所获得的运动模糊图像保留了空间高频细节,并用多帧叠加的方式模拟编码曝光成像效果；最后根据编码曝光成像特点构造模糊图像的点扩展函数(PSF),结合估计出的运动模糊参数,采用最小均方误差准则对运动模糊图像进行恢复,利用主客观相结合的方法对恢复图像进行质量评价。实验结果表明：本文采用的方法能够准确地估计出运动模糊参数,并能有效地对基于编码曝光成像的运动模糊图像进行恢复。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-15
  1.1 运动模糊图像复原技术的研究背景与意义  8-9
  1.2 国内外研究发展现状  9-14
  1.3 运动模糊图像复原中的关键问题  14
  1.4 论文各部分主要内容和章节安排  14-15
2 运动模糊图像复原的理论基础  15-38
  2.1 图像退化与恢复的基本原理  15-16
    2.1.1 图像退化原因  15
    2.1.2 图像恢复原理  15-16
  2.2 模糊图像的退化模型  16-23
    2.2.1 模糊图像的一般退化模型  16-18
    2.2.2 退化模型的计算  18-22
    2.2.3 匀速直线运动模糊图像的退化模型  22-23
  2.3 匀速直线运动模糊的点扩展函数  23-25
    2.3.1 匀速直线运动模糊点扩展函数的确定  23-24
    2.3.2 点扩展函数的离散化  24-25
  2.4 几种常用的图像恢复方法  25-32
    2.4.1 逆滤波  25-27
    2.4.2 维纳滤波  27-29
    2.4.3 Lucy-Richardoson恢复算法  29-32
  2.5 图像质量评价  32-38
    2.5.1 图像质量的主观评价  32-35
    2.5.2 图像质量的客观评价  35-38
3 运动模糊参数估计  38-49
  3.1 运动方向的估计  38-44
    3.1.1 运动模糊图像的频谱特征分析  38-41
    3.1.2 Hough变换  41-43
    3.1.3 实验结果与分析  43
    3.1.4 噪声对估计的影响  43-44
  3.2 模糊长度的估计  44-49
    3.2.1 匀速直线运动模糊与波传播方程之间的关系  44-45
    3.2.2 基于微分自相关函数的运动模糊长度估计  45-46
    3.2.3 实验结果与分析  46-47
    3.2.4 噪声对估计的影响  47-49
4 基于编码曝光成像的运动模糊图像复原  49-54
  4.1 编码曝光成像原理  49
  4.2 码型选择  49-51
  4.3 编码曝光的实现  51
  4.4 图像恢复  51-54
    4.4.1 基于最小均方误差准则的图像恢复  52
    4.4.2 PSF估计  52-54
5 实验环境与结果分析  54-57
  5.1 实验环境  54
    5.1.1 编码曝光成像  54
    5.1.2 系统硬件环境与软件开发平台  54
  5.2 实验结果与分析  54-57
6 总结与展望  57-59
  6.1 论文主要工作和总结  57
  6.2 进一步工作展望  57-59
参考文献  59-62
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  62-63
致谢  63-65

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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