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中国光学 2016年第1期9卷 41-50页

作者：郝建坤黄玮刘军何阳中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

传统的图像复原一般认为点扩散函数(PSF)是空间不变的,实际光学系统由于受到像差等因素的影响,并非严格的线性空间不变系统,基于空间变化PSF的非盲去卷积图像复原法逐渐体现其优越性。空间变化PSF的非盲去卷积图像复原法先准确估计图像... 详细信息

传统的图像复原一般认为点扩散函数(PSF)是空间不变的,实际光学系统由于受到像差等因素的影响,并非严格的线性空间不变系统,基于空间变化PSF的非盲去卷积图像复原法逐渐体现其优越性。空间变化PSF的非盲去卷积图像复原法先准确估计图像空间变化的PSF,再利用非盲去卷积算法对图像进行复原,有利于恢复出高质量图像。本文从算法的角度综述了近几年提出的基于空间变化PSF的非盲去卷积图像复原方法,并对比了基于强边缘预测估计PSF的非盲去卷积法、基于模糊噪声图像对PSF估计非盲去卷积法等算法的优缺点,各算法分别在PSF估计精确度、振铃效应抑制效果、适用范围等方面体现出各自的优劣。空间变化PSF的非盲去卷积图像复原法的研究,有利于推进图像复原技术向更高水平发展,使光学系统往轻小型化方向发展,从而在多个科学领域发挥其重要作用。

关键词：图像复原空间变化PSF 非盲去卷积 PSF估计

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泊松噪声污染模糊图像的非盲去卷积方法

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南京理工大学学报 2016年第4期40卷 404-409页

作者：董文德杨新民段然郭晓鸿林丹秦树鑫中国电子科技集团公司第二十八研究所江苏南京210007

针对被泊松噪声污染的模糊图像复原问题,提出了一种非盲去卷积方法,该方法在泊松概率模型的基础上引入高斯尺度混合型马尔科夫专家场模型作为正则条件,并使用迭代方向乘子法对所得的最优化问题模型进行求解。实验结果表明:该方法能够对... 详细信息

针对被泊松噪声污染的模糊图像复原问题,提出了一种非盲去卷积方法,该方法在泊松概率模型的基础上引入高斯尺度混合型马尔科夫专家场模型作为正则条件,并使用迭代方向乘子法对所得的最优化问题模型进行求解。实验结果表明:该方法能够对泊松噪声污染的模糊图像进行有效复原,获得高质量复原图像。

关键词：泊松噪声非盲去卷积高斯尺度混合型马尔科夫专家场正则化

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基于空间约束外点处理的图像非盲去卷积

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湖北大学学报（自然科学版） 2015年第4期37卷 359-363页

作者：陈幼芬廖斌顺德职业技术学院电子与信息工程学院广东佛山528333 湖北大学计算机与信息工程学院湖北武汉430062

提出一种鲁棒的基于空间约束外点处理的图像非盲去卷积方法.借助马尔科夫随机场,构造图像邻域像素点的空间约束信息,对模糊图像的内点和外点分别建模,结合空间约束信息,提出一种新的估计潜在清晰图像的目标函数,并通过最大后验概率估计... 详细信息

提出一种鲁棒的基于空间约束外点处理的图像非盲去卷积方法.借助马尔科夫随机场,构造图像邻域像素点的空间约束信息,对模糊图像的内点和外点分别建模,结合空间约束信息,提出一种新的估计潜在清晰图像的目标函数,并通过最大后验概率估计来求解潜在的清晰图像.该方法可以直接有效地利用EM(expectation-maximization)迭代算法来优化参数.实验结果表明,提出的方法有效、鲁棒,在抵抗噪声、亮度变化等方面表现出良好的性能.

关键词：图像处理非盲去卷积外点处理空间约束

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基于场景自适应的大景深结构光三维测量方法研究

基于场景自适应的大景深结构光三维测量方法研究

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作者：许征雷南京理工大学

学位级别：硕士

结构光三维测量技术因其非接触的特性,以及高速、高精度的优点,被广泛应用于医学影像、工业检测、虚拟现实等各个领域,然而在大景深场景下的三维测量一直是研究热点也是难点之一。针对现有的三维测量技术超出景深范围测量精度迅速降低... 详细信息

结构光三维测量技术因其非接触的特性,以及高速、高精度的优点,被广泛应用于医学影像、工业检测、虚拟现实等各个领域,然而在大景深场景下的三维测量一直是研究热点也是难点之一。针对现有的三维测量技术超出景深范围测量精度迅速降低以及现有算法或是无法充分分析误差来源,或是无法保证测量精度的现状,本文分别从真实景深拓展和虚拟景深拓展出发,提出了两种基于结构光的大景深三维测量方法。具体研究内容如下:(1)基于电控镜头的大景深三维测量方法:针对现有的结构光测量系统在大景深场景下性能有限问题,从测量设备引起的误差来源出发,通过引入电动可调焦镜头降低相机与投影仪失焦对测量带来的影响。实验证明本方法相比于传统条纹投影轮廓术测量系统可以非常有效的解决相机和投影仪失焦对三维测量带来的影响,实现高速高精度的三维测量,精度提升可达46%,理论上景深可拓展至电控镜头的极限工作距离。(2)基于单像素测量点扩散函数的大景深三维测量方法:针对现有的虚拟景深拓展方法中缺少高效精确测量空间变化点扩散函数的方式,提出了一种基于单像素成像测量空间变化点扩散函数方法,通过非盲去卷积的方式对模糊的条纹图进行重聚焦。本方法不需要额外的硬件设备支持。最后实验结果证明本方法在400mm到1200mm之间可以有效地恢复待测物体的细节,相比于传统FPP系统测量范围提升了3倍左右。本文构建了基于场景自适应的大景深结构光三维测量方法,在对景深范围要求较大、精度较高、测量速度较快的场景下,通过引入电控镜头实现动态调焦的高速高精度大景深三维测量,在对硬件设备有所限制、计算效率没有要求时,通过单像素测量空间变化的点扩散函数实现大景深三维测量。两种方法在真实景深拓展方法和虚拟景深拓展方法上都有各自的侧重,提高了传统结构光系统的工作景深。

关键词：条纹投影轮廓术大景深三维测量电动可调焦镜头单像素非盲去卷积

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具有显著异常值的模糊图像去卷积算法研究

具有显著异常值的模糊图像去卷积算法研究

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作者：李振翮南昌大学

学位级别：硕士

运动模糊是一种常见的图像退化现象,其成因是在相机曝光期间由于相机抖动或物体运动造成拍摄对象与相机的相对运动。近年来学术界提出了大量先进的去卷积算法,但大部分算法都基于线性模糊模型假设以及较轻的噪声,然而在极端拍摄条件下... 详细信息

运动模糊是一种常见的图像退化现象,其成因是在相机曝光期间由于相机抖动或物体运动造成拍摄对象与相机的相对运动。近年来学术界提出了大量先进的去卷积算法,但大部分算法都基于线性模糊模型假设以及较轻的噪声,然而在极端拍摄条件下模糊图像中通常会包含大量不满足线性模型的异常值(非高斯噪声与饱和像素)。典型的场景如夜间手持成像设备进行拍摄,由于低光照条件导致相机需要更长的曝光时间,在成像过程中也容易引入更多噪声,而手持相机由于不可避免的抖动产生运动模糊,同时场景中的各类人造光源及镜面反射使图像中部分区域饱和。这些异常值违反了一般去卷积算法的线性模糊假设,导致算法的复原图像中产生严重人工伪影。为了有效处理不同类型异常值的干扰,本文做的主要工作如下:1.提出了一种基于联合稀疏与最大熵先验的异常值检测去卷积模型。算法通过迭代交替地进行异常值检测与图像去卷积,能够有效检测并抑制分布具有稀疏性的异常值(如冲击噪声)。相比经典去噪去模糊算法,本文算法对不同密度冲击噪声的自适应性更好。2.与冲击噪声不同,饱和像素的分布具有聚集性。通过分析高度饱和区域对去卷积算法的影响,设计了一种修正高度饱和区域周边振铃伪影的算法作为复原图像的后处理步骤。在部分饱和模糊图像上的实验表明,相比其它先进算法,本算法最终复原图像的结构相似度SSIM平均提高了0.1左右。

关键词：最大熵先验稀疏先验非盲去卷积饱和像素非高斯噪声

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基于模糊核自适应提取的图像复原技术

基于模糊核自适应提取的图像复原技术

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作者：刘江伟华中科技大学

学位级别：硕士

图像拍摄过程中由于相机抖动或者拍摄物体与相机有相对运动等因素导致拍摄的图像模糊。拍摄瞬间的不可重现性,尤其是拍摄遥感图像和空间目标图像等重要时刻的难以重现性,使得模糊图像的复原技术成为一个重要的研究课题。本文研究非盲去... 详细信息

图像拍摄过程中由于相机抖动或者拍摄物体与相机有相对运动等因素导致拍摄的图像模糊。拍摄瞬间的不可重现性,尤其是拍摄遥感图像和空间目标图像等重要时刻的难以重现性,使得模糊图像的复原技术成为一个重要的研究课题。本文研究非盲去卷积算法,根据不同应用场合提出三种方法提取模糊核,并对复原过程中的振铃效应进行抑制,得到分辨率明显提升的复原效果。第一,由于非盲去卷积需要知晓模糊图像的模糊核,本文针对带有星空背景的空间目标图像、遥感图像和自然场景图像三种不同的应用场合提出三种有创新性的模糊核提取方法。方法一,针对带有星空背景的空间目标图像,采用维纳滤波对目标图像进行去噪,使用最佳的阈值分割方法提取出星点,根据能量最大原则选择最合适的星点作为模糊核;方法二,针对带有惯性测量单元(IMU)的遥感成像系统和空间目标成像系统,通过惯性设备如陀螺仪和加速度计获取设备在曝光时间内的运动参数,根据坐标映射变换得到模糊图像的模糊核;方法三,基于人机交互的模糊核提取方法,通过研究模糊核对图像结构的影响,交互地提取符合模糊信息的图像块,在先验知识的约束下通过一系列形态学处理如膨胀、腐蚀、细化等获得最佳的模糊核。第二,对复原领域的一个重要难题—振铃效应进行分析,针对两类振铃提出了创新性的解决方法,其中基于边界扩充思想对图像进行扩展,实现了对边界振铃的抑制和消除;根据模糊图像与复原图像中平滑区域分布相似的特点,采用梯度分布约束,实现了基于平滑区域约束的RL改进算法,有效抑制了边缘振铃。论文提出了三种模糊核的提取方法和抑制振铃效应的方法,并编程实现相关软件,通过实拍和仿真图像进行恢复验证,证实了上述几种方法的可行性和有效性。

关键词：非盲去卷积模糊核平滑区域约束 Richardson-Lucy 振铃效应

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