图像复原及应用(第五章).pdf

第5章 图像复原基本原理及应用 退化模型及复原技术基础 空间域滤波复原 频率域滤波复原 逆滤波 最小均方误差滤波器-维纳滤波 图像复原概述  图像复原和图像增强一样，都是为了改善图像 视觉效果，以及便于后续处理。只是图像增强 方法更偏向主观判断，而图像复原则是根据图 像畸变或退化原因，进行模型化处理。 复原技术的概念  图像复原的定义：图像复原是根据退化原因，建立 相应的数学模型，从被污染或畸变的图像信号中提 取所需要的信息，沿着使图像降质的逆过程恢复图 像本来面貌。 图像复原概述  图像复原是图像处理的一个重要课题。 目的是尽可能减少或去除图像退化的影 响，恢复本来的图像。  复原过程：弄清退化原因，分析引起退 化的因素，建立相应的数学模型，沿着 图像降质的逆过程恢复图像。  目前方法：1）估计方法，适用于对图像 缺乏已知信息的情况，对退化过程（模 糊和噪声）建立模型，进行描述，寻找 一种去除或削弱其影响的过程。 2 ）检测方法，适用于对于原始图像已有足够的已知信 息，对原始图像建立一个数学模型并根据它对退化图 像进行拟合，如，已知图像中仅含有确定大小的圆形 物体（星辰、颗粒、细胞等） 3)实验法,寻找不同的方法,不断逼近最佳结果 图像复原分类  图像恢复技术的分类： (1)在给定退化模型条件下，分为无约束和有约束两 大类; (2)根据是否需要外界干预，分为自动和交互两大类; (3)根据处理所在域，分为频域和空域两大类。 5.1图像退化的原因  成象系统的象差、畸变、带宽有限等造成图像图像失真；  由于成象器件拍摄姿态和扫描非线性引起的图像几何失 真；  运动模糊，成象传感器与被拍摄景物之间的相对运动， 引起所成图像的运动模糊；  灰度失真，光学系统或成象传感器本身特性不均匀，造 成同样亮度景物成象灰度不同；  辐射失真，由于场景能量传输通道中的介质特性如大气 湍流效应、大气成分变化引起图像失真；  图像在成象、数字化、采集和处理过程中引入的噪声 等。 5.1退化模型  退化图像        g x ,y H f x ,y  n x ,y 图像退化模型  f(x,y)表示一幅输入图像  g(x,y)是f(x,y)产生的一幅退化图像  H表示退化函数  n(x,y)表示外加噪声  给定g(x,y)，H和n,怎样获得关于原始图像 的近似估计？  对于线性系统，有 H [k f (x , y )  k f (x , y )] k g (x , y )  k g (x , y ) 1 1 2 2 1 1 2 2 对于空间不变系统 H [ ( x   , y   )] h ( x   , y   ) 综合上两式，对于线性空间不变系统，退化图像为：   g (x , y )   f (,  )h(x , y   )dd   f (x , y ) h(x , y ) 退化的数学模型  利用二维冲激函数，f(x,y)可表示为点源函数的卷 积：  