图像复原基本方法的研究毕业论文

图像复原的方法有哪些图像恢复是从退化图像（通常是一个模糊和噪声图像）中恢复图像的过程。图像恢复是图像处理中的一个基本问题，它也为更一般的反问题提供了一个实验平台。在这里，我们必须要解决的关键问题是恢复图像的质量评价、算法计算的效率和点扩展函数(PSF)模型的参数估计。目前，常见图像复原的方法一可以分为确定性图像复原方法和随机图像复原方法两大类。确定性图像复原方法主要有正则化图像复原方法和基于偏微分方程的图像复原方法。对于图像复原中的正则化方法，早期主要使用截断奇异值分解和Tikhonov正则化方法，截断奇异值分解方法主要用来消除复原问题中的病态性，其并没引入任何原始图像的先验信息，而Tikhonov正则化方法则是将原始图像是“平滑的”这一先验信。

图像复原-模糊图像处理解决方案机器视觉智能检测 2017-06-16造成图像模糊的原因有很多，且不同原因导致的模糊图像需要不同的方法来进行处理。从技术方面来讲，模糊图像处理方法主要分为三大类，分别是图像增强、图像复原和超分辨率重构。本文将从这三方面切入剖析。智能化设备管理技术是利用系统管理平台软件的设备管理服务，对所有的监控设备包括摄像机、云台、编码器和系统服务器进行不间断的实时监测，当发现故障时能及时通过各种方式告警，提示维护人员及时处置。一个系统可以按照网络拓扑结构部署多台设备管理服务器，分区域对设备进行实时的巡检，这样可以大大提高系统的维护效率，尽可能做到在设备发生故障时，在不超过10分钟的时间内被监测到并告警。建设目标本方案拟应用先进的机器学习和计算机视觉技术，仿真人类的视觉系统，针对某市公共安全图像资源前端摄像头出现的雪花、滚屏、模糊、偏色、画面冻结、增益失衡和云台失控等常见摄像头故障以及恶意遮挡和破坏监控设备的不法行为做出准确判断，并自动记录所有的检测结果，生成报表。以便用户轻松维护市公共安全图像资源系统。技术路线将视频故障分成视频信号缺失、视频清晰度异常、视频亮度异常、视频噪声、视频雪花、视频偏色、画面冻结、PTZ运动失控八种类型。其中视频信号缺失、随着“平安城市”的广泛建设，各大城市已经建有大量的视频监控系统，虽然监控系统己经广泛地存在于银行、商场、车站和交通路口等公共场所，但是在公安工作中，由于设备或者其他条件的限制，案情发生后的图像回放都存在图像不清晰，数据不完整的问题，无法为案件的及时侦破提供有效线索。经常出现嫌疑人面部特征不清晰、难以辨认、嫌疑车辆车牌模糊无法辨认等问题，这给公安部门破案、法院的取证都带来了极大的麻烦。随着平安城市的推广、各地各类监控系统建设的进一步推进，此类问题将会越来越凸显。模糊图像产生的原因造成图像模糊的原因很多，聚焦不准、光学系统的像差、成像过程中的相对运动、大气湍流效应、低光照、环境随机噪声等都会导致图像模糊。另外图像的编解码、传输过程都可能导致图像的进一步模糊。总体来说，造成图像模糊的主要原因如下：· 镜头聚焦不当、摄像机故障等;· 传输太远、视频线老化、环境电磁干扰等;· 摄像机护罩视窗或镜头受脏污、受遮挡等;· 大雾、沙尘、雨雪等恶劣环境影响;· 由视频压缩算法和传输带宽原因导致的模糊;· 摄像机分辨率低，欠采样成像;· 光学镜头的极限分辨率和摄像机不匹配导致的模糊;· 运动目标处于高速运动状态导致的运动模糊等;……模糊图像常用解决方案对于模糊图像处理技术，国内大学和科研机构在多年以前就在研究这些理论和应用，相关文献也发布了不少，已经取得了一些很好的应用。美国 Cognitech软件是相当成熟的一套模糊图像恢复应用软件，在美国FBI及其他执法机构中已有多年实际应用，其恢复出的图像可以直接当作法庭证据使用，可见模糊图像处理技术已经取得了相当的实际应用。前面提到，造成图像模糊的原因有很多，要取得比较好的处理效果，不同原因导致的模糊往往需要不同的处理方法。从技术方面来讲，模糊图像处理方法主要分为三大类，分别是图像增强、图像复原和超分辨率重构。图像增强很多传统图像算法都可以减轻图像的模糊程度，比如图像滤波、几何变换、对比度拉伸、直方图均衡、空间域锐化、亮度均匀化、形态学、颜色处理等。就单个来讲，这些算法都比较成熟，相对简单。但是对于一个具体的模糊图像，往往需要上面的一种或者多种算法组合，配合不同的参数才能达到理想的效果。这些算法和参数的组合进一步发展成为具体的增强算法，比如“图像去雾”算法、“图像去噪”算法、“图像锐化”算法、“图像暗细节增强”算法等等。这些算法都不同程度提高了图像清晰度，很大程度改善了图像质量。综合使用形态学、图像滤波和颜色处理等算法可以实现图像去雾的算法，图1是一个去雾算法的实际使用效果，类似的图像增强算法还有很多，不再一一列举。图像复原图像复原与图像增强技术一样，也是一种改善图像质量的技术。图像复原是根据图像退化的先验知识建立一个退化模型，然后以此模型为基础，采用各种逆退化处理方法逐步进行恢复，从而达到改善图像质量的目的。图像复原和图像增强是有区别的，两者的目的都是为了改善图像的质量。但图像增强不考虑图像是如何退化的，只有通过试探各种技术来增强图像的视觉效果，而图像复原就完全不同，需要知道图像退化过程的先验知识，据此找出一种相应的逆过程方法，从而得到复原的清晰图像。图像复原主要取决于对图像退化过程的先验知识所掌握的精确程度。对由于离焦、运动、大气湍流等原因引起的图像模糊，图像复原的方法效果较好，常用的算法包括维纳滤波算法、小波算法、基于训练的方法等。图3是使用维纳滤波解决运动模糊图像的例子，取得了很好的复原效果。在知道退化模型的情况下，相对图像增强来说，图像复原可以取得更好的效果。图像超分辨率重构现有的监控系统主要目标为宏观场景的监视，一个摄像机，覆盖一个很大的范围，导致画面中目标太小，人眼很难直接辨认。这类由于欠采样导致的模糊占很大比例，对于由欠采样导致的模糊需要使用超分辨率重构的方法。超分辨率复原是通过信号处理的方法，在提高图像的分辨率的同时改善采集图像质量。其核心思想是通过对成像系统截止频率之外的信号高频成分估计来提高图像的分辨率。超分辨率复原技术最初只对单幅图像进行处理，这种方法由于可利用的信息只有单幅图像，图像复原效果有着固有的局限。序列图像的超分辨率复原技术旨在采用信号处理方法通过对序列低分辨率退化图像的处理来获得一幅或者多幅高分辨率复原图像。由于序列图像复原可利用帧间的额外信息，比单幅复原效果更好，是当前的研究热点。序列图像的超分辨率复原主要分为频域法和空域法两大类，频域方法的优点是：理论简单，运算复杂度低，缺点是：只局限于全局平移运动和线性空间不变降质模型，包含空域先验知识的能力有限。空域方法所采用的观测模型涉及全局和局部运动、空间可变模糊点扩散函数、非理想亚采样等，而且具有很强的包含空域先验约束的能力。常用的空域法有非均匀插值法、迭代反投影方法（IBP）、凸集投影法（POCS）、最大后验估计法（MAP）、最大似然估计法 （ML）、滤波器法等，其中，MAP和POCS二方法研究较多，发展空间很大。对于具体的算法，不是本文的重点，这里不做详细介绍。图五是一个使用多帧低分辨率图像超分辨率重构的例子。模糊图像处理技术的关键和不足虽然很多模糊图像的处理方法在实际应用中取得了很好的效果，但是当前仍然有一些因素制约着模糊图像处理的进一步发展，主要如下。算法的高度针对性绝大部分的模糊图像处理算法只适用于特定图像，而算法本身无法智能决定某个算法模块的开启还是关闭。举例来说，对于有雾的图像，“去雾算法”可以取得很好的处理效果，但是作用于正常图像，反而导致图像效果下降，“去雾算法”模块的打开或者关闭需要人工介入。算法参数复杂性模糊图像处理里面所有的算法都会包含大量的参数，这些参数的选择需要和实际的图像表现相结合，直接决定最终的处理效果。就目前的算法，还没有办法智能地选择哪些是最优的参数。算法流程的经验性由于实际图像非常复杂，需要处理多种情况，这就需要一个算法处理流程，对于一个具体的模糊视频，采用什么样的处理流程很难做到自动选择，需要人工选择一个合适的方法，只能靠人的经验。结语由于环境、线路、镜头、摄像机等影响，监控系统建成并运营一段时间后，都会出现一部分的视频模糊不清的问题。总体来说，虽然模糊图像处理算法已经取得了非常广泛的应用，但是图像算法毕竟有局限性，不能将所有问题都寄希望于图像算法，对于不同种类的模糊问题，要区别对待。对于由镜头离焦、灰尘遮挡、线路老化、摄像机故障等造成的模糊或者图像质量下降，在视频诊断系统的帮助下，一定要及时维修，从源头上解决问题。对于低光照等优先选择日夜两用型高感光度摄像机，对于雨雾、运动和欠采样等造成的图像质量下降，可以借助于“视频增强服务器”包含的各种模糊图像处理算法来提升图像质量。喜欢此内容的人还喜欢17个教师常用网站推荐给你，再也不用到处找资源了17个教师常用网站推荐给你，再也不用到处找资源了 ...高校教师服务工作室 不喜欢不看的原因确定内容质量低 不看此公众号什么是水磨石？被设计师玩出新高度什么是水磨石？被设计师玩出新高度 ...联盟设计库 不喜欢不看的原因确定内容质量低 不看此公众号

数字图像处理的工具可分为三大类：

第一类包括各种正交变换和图像滤波等方法，其共同点是将图像变换到其它域（如频域）中进行处理（如滤波）后，再变换到原来的空间（域）中。

第二类方法是直接在空间域中处理图像，它包括各种统计方法、微分方法及其它数学方法。

第三类是数学形态学运算，它不同于常用的频域和空域的方法，是建立在积分几何和随机集合论的基础上的运算。

由于被处理图像的数据量非常大且许多运算在本质上是并行的，所以图像并行处理结构和图像并行处理算法也是图像处理中的主要研究方向。

扩展资料

1、数字图像处理包括内容：

图像数字化；图像变换；图像增强；图像恢复；图像压缩编码；图像分割；图像分析与描述；图像的识别分类。

2、数字图像处理系统包括部分：

输入（采集）；存储；输出（显示）；通信；图像处理与分析。

3、应用

图像是人类获取和交换信息的主要来源，因 此，图像处理的应用领域必然涉及到人类生活和工作的方方面面。随着人类活动范围的不断扩大，图像处理的应用领域也将随之不断扩大。

主要应用于航天和航空、生物医学工程、通信   工程、工业和工程、军事公安、文化艺术、机器人视觉、视频和多媒体系统、科学可视化、电子商务等方面。

参考资料来源：百度百科-数字图像处理

本节主要目的是介绍图像复原一些基本概念，如图像退化/复原过程的模型，图像复原的滤波方法，包括非约束复原(逆滤波)、有约束复原(维纳滤波)、非线性约束还原(最大熵),还有几何失真复原，来源于东北大学 魏颖教授的数字图像课程笔记。

在图像退化/复原建模之前先得知道 什么是图像退化 ？图像的质量变坏叫做退化。退化的形式有图像模糊、图像有干扰等。 为什么图像会退化呢 ？无论是由光学、光电或电子方法获得的图像都会有不同程度的退化； 退化的形式多种多样 。如传感器噪声、摄像机未聚焦、物体与摄像设备之间的相对移动、随机大气湍流、光学系统的相差、成像光源或射线的散射等；

图像复原和图象增强一样，都是为了 改善图像视觉效果 ，以及便于后续处理。 与图像增强不同 ，图像增强方法更偏向 主观判断 ，而图像复原则是根据图象畸变或退化原因，进行 模型化处理 。

图像恢复处理的关键问题在于建立退化模型。在缺乏足够的先验知识的情况下，可利用已有的知识和经验对模糊或噪声等 退化过程进行数学模型的建立及描述 ，并针对此退化过程的数学模型进行图像复原。

图像退化过程的先验知识在图像复原技术中起着重要作用。

一般地讲，复原的好坏应有一个规定的客观标准，以能对复原的结果作出某种最佳的估计。

在信号处理领域中，常常提及线性移不变系统（或线性空间不变系统），线性移不变系统有许多重要的性质，合理地利用这些性质将有利于我们对问题的处理。

寻找滤波传递函数，通过频域图像滤波得到复原图像的傅立叶变换，再求反变换，得到复原图像。

非约束复原是指除了使准则函数 最小外， 再没有其他的约束条件。因此只需了解退化系统的传递函数或冲激响应函数， 就能利用如前所述的方法进行复原。但是由于传递函数存在病态问题，复原只能局限在靠近原点的有限区域内进行， 这使得非约束图像复原具有相当大的局限性。

退化的原因为已知 ：对退化过程有先验知识，如希望能确定PSF和噪声特性：即确定： 与 ， 。

根据导致模糊的物理过程（先验知识） :

数字图像在获取过程中，由于成像系统的非线性，成像后的图像与原景物图像相比，会产生比例失调，甚至扭曲，这类图像退化现象称之为几何畸变。

几何畸变校正要对失真的图像进行精确的几何校正， 通常是先确定一幅图像为基准，然后去校正另一幅图像的几何形状。

几何畸变校正一般分两步来做：一是图像空间坐标的变换——空间变换；二是重新确定在校正空间各像素点的取值——灰度级插值。

空间变换：防止图象内容支离破碎（弄断直线）

灰度插值：目标图象会要求到原图象的非整数点。

图像经几何位置校正后，在校正空间中各像点的灰度值等于被校正图像对应点的灰度值。一般校正后的图像某些像素点可能挤压在一起，或者分散开，不会恰好落在坐标点上，因此常采用内插法来求得这些像素点的灰度值。经常使用的方法有如下两种。

1) 最近邻点法 ：

最近邻点法是取与像素点相邻的4个点中距离最近的邻点灰度值作为该点的灰度值。如图所示。最近邻点法计算简单，但精度不高，同时校正后的图像亮度有明显的不连续性。

2) 双线性内插法 ：

图像处理分为好多块，你这么笼统的说那太难为人了，我建议你随便找本图像处理的书，看看目录，就大概知道有哪些了