第6章圖像復原(已修改)
2025-08-01 12:23 本頁面
【正文】 第 6章 圖像復原 內(nèi)容提要 : 圖像退化原因與復原技術分類化的數(shù)學模型 逆濾波復原 約束復原 非線性復原方法 盲圖像復原 幾何失真校正 實驗：圖像復原 本章小結 知識要點 ? 重點了解圖像處理的任務、基本的圖像處理系統(tǒng)、微機圖像處理系統(tǒng)、數(shù)字圖像的表示、 MATLAB圖像處理工具箱的初步使用。 – 圖像退化的常見原因 – 圖像退化模型 – 圖像退化與圖像增強的關系 – 線性代數(shù)復原 – 非線性復原 – 幾何失真校正 – 盲圖像復原 – MATLAB圖像處理工具箱去模糊函數(shù) 教學建議 ? 重點了解數(shù)字圖像復原的基本任務、圖像退化的各種原因、圖像復原的常用方法，能夠用 MATLAB圖像處理工具箱解決簡單的圖像退化問題。 ? 先修知識包括： – 線性代數(shù)（循環(huán)矩陣的表示；矩陣的廣義逆等） – 信號與線性系統(tǒng) – 數(shù)字信號處理（圓周卷積、離散卷積定理等） – 隨機過程（平穩(wěn)隨機過程等） – 優(yōu)化理論。 ? 注意本章與 “ 圖像增強 ” 一章的聯(lián)系與區(qū)別。 圖像退化原因與復原技術分類 ? 圖像在形成、傳輸和記錄過程中，由于受到多方面的影響，造成圖像質(zhì)量的 退化（ degradation） 。 ? （ 1）射線輻射、大氣湍流等造成的照片畸變。 ? （ 2） A/D過程會損失部分細節(jié)，造成圖像質(zhì)量下降。 ? （ 3）鏡頭聚焦不準產(chǎn)生的散焦模糊。 ? （ 4）成像系統(tǒng)中始終存在的噪聲干擾。 ? （ 5）相機與景物之間的相對運動產(chǎn)生的運動模糊。 ? （ 6）底片感光、圖像顯示時會造成記錄顯示失真。 ? （ 7）成像系統(tǒng)的像差、非線性畸變、有限帶寬。 ? （ 8） 攜帶遙感儀器的飛機或衛(wèi)星運動的不穩(wěn)定，以及地球自轉(zhuǎn)等因素引起的照片幾何失真。 圖像復原（ image restoration）的目的和任務 ? 目的 – 在研究圖像退化原因的基礎上，以退化圖像為依據(jù)，根據(jù)一定的先驗知識，建立一個退化模型，然后用相反的運算，以恢復原始景物圖像。 ? 圖像復原要明確規(guī)定 質(zhì)量準則 – 衡量接近原始景物圖像的程度。 ? 圖像復原 模型 – 可以用連續(xù)數(shù)學或離散數(shù)學處理。 – 圖像復原根據(jù)退化的數(shù)學模型對退化圖像進行處理，其實現(xiàn)可在空間域卷積或在頻域相乘。 圖像復原在初級視覺處理中的地位 ? 在航空航天、國防公安、生物醫(yī)學、文物修復等領域具有廣泛的應用。 ? 傳統(tǒng)的復原方法 – 基于平穩(wěn)圖像、線性空間不變的退化系統(tǒng)、圖像和噪聲統(tǒng)計特性的先驗知識已知等條件下討論的 ? 現(xiàn)代的復原方法 – 對非平穩(wěn)圖像（如卡爾曼濾波）、非線性方法（如神經(jīng)網(wǎng)絡）、信號與噪聲的先驗知識未知（如盲圖像復原）等前提下開展工作。 連續(xù)圖像退化的數(shù)學模型 ? 連續(xù)圖像退化的 一般模型 如圖 。 ? 輸入圖像 f(x, y)經(jīng)過一個 退化系統(tǒng) 或退化算子 H(x, y)后產(chǎn)生的退化圖像 g(x, y)可以表示為： – g(x, y)= H[f(x, y)] （ ） ? 如果僅考慮 加性噪聲 的影響，則退化圖像可表示為： – g(x, y)= H [f(x, y)]+n(x, y) （ ） H ( x , y )f ( x , y ) g ( x , y )n ( x , y )f(x, y)的最佳估計 ? 退化的圖像是由成像系統(tǒng)的退化加上額外的系統(tǒng)噪聲而形成的。 ? 若已知 H(x, y)和 n(x, y)，圖像復原是在退化圖像的基礎上，作逆運算，得到 f(x, y)的一個 最佳估計 。 ? “最佳估計”而非“真實估計”。 – 由于存在可能導致圖像復原的病態(tài)性 。 導致
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