基于刃边法的红外图像目标信息复原

红外图像在成像过程中,由于成像系统本身的因素以及电子噪声、热噪声等,会造成图像质量下降,对红外目标信息的识别造成影响。针对以上问题,本文提出了一种基于刃边法的图像信息复原方案。首先建立红外系统的复原模型,采用刃边法来计算系统的复原参数;接着使用Prewitt锐化算子检测刃边,再利用三次样条插值以及Savitzky-Golay滤波优化边缘扩散函数,得到系统的点扩散函数;最后采用维纳与盲卷积复原算法对红外图像进行处理,比较两种方法的热噪声特性,并通过边缘锐度与标准差来量化复原效果。实验结果表明:维纳滤波相比于盲卷积在复原效果上的提升更为明显,约为1倍,且热燥声改善也优于盲卷积,复原方案切实可行。     

区域方差和点锐度相结合的多聚焦图像融合

针对光学成像系统景深范围有限、景深范围外目标成像模糊的问题,提出一种区域方差和点锐度相结合的拉普拉斯金字塔变换图像融合方法。该方法首先对多幅源图像做拉普拉斯金字塔变换,提取源图像在不同频率层的特征信息;对金字塔顶层图像和其余各层图像,分别采用区域方差和点锐度作为融合度量,对其进行融合,得到融合图像的金字塔各层系数;最后进行拉普拉斯金字塔逆变换得到融合图像。仿真结果表明,本文方法得到的融合图像主观视觉效果和客观评价指标均优于其他常用算法,标准差、互信息和边缘保持度分别提高了0.24%、6.8%和8.4%。该方法有效降低了融合图像的噪声,获得了更加丰富的边缘信息,对实现光学成像系统在大视场范围获取高分辨率光学图像具有重要意义。     

水下数字图像盲复原算法研究

图像复原的目的是从观测到的退化图像重建原始图像,它是图像处理、模式识别、机器视觉等的基础。盲复原作为其中一个重要分支,其主要思想是在点扩展函数未知的情况下,力求获得最佳的清晰效果。由于水下图像退化模型中点扩展函数一般为高斯模型,故针对此提出误差一参数估计法,根据图像退化过程,给出频率域的误差形式,并选定参数的变化范围,再利用复原算法做出误差参数曲线,由此估计出点扩展函数的参数值,最后利用经典的复原算法,如维纳滤波对退化图像进行复原。实验证明该方法获得了比较清楚的复原效果。     

空间变化离焦模糊红外图像快速复原算法

为了提升空间变化离焦模糊红外图像的图像质量,提出了一种基于图像质量评价的快速复原算法。本文提出的方法首先对模糊图像采用不同点扩散函数对应的截断约束最小二乘法算法进行复原而获得多幅复原图像,并对复原图像进行去振铃;然后对复原图像中每个像素为中心的区域进行图像质量评价,将采用不同参数复原的图像以图像质量评价的结果进行组合以获得最终的复原图像。由于无需对模糊图像点扩散函数估计,且采用了空间域运算的截断约束最小二乘法算法进行图像复原,实验结果表明,本文提出的算法能够对空间变化离焦模糊红外图像进行快速复原,算法运行速度较基于点扩散函数估计的方法大幅提升。     

基于双重规整化的气动退化图像盲复原算法

通过合理建立针对红外图像的气动光学效应退化模型，根据极大似然估计准则设计复原算法，同时针对随机变化的点扩展函数和噪声对目标图像尤其是图像中细节恢复的影响，对单一规整化方法进行了扩展，采用双重规整化策略，将规整化分为两个各有侧重点的层次来处理。在微机上进行了一些复原实验，并给出对比结果，证实了该算法的有效性。     

联合模糊图像建模与复原算法

为解决光电载荷高速运动成像中产生的径向模糊与抖动模糊相结合的联合模糊形式的复原问题,建立了相应物理模型,通过子图像模糊核函数逐层扩展估计的方式,改进RL-TV递推模型完成对联合模糊图像的复原。研究结果表明:联合模糊核函数是抖动向量与径向向量在曝光时间内的叠加,仿真效果与实测效果相符;联合模糊图像由边缘至中心径向模糊特性逐渐衰减,图像中心区域能够近似估计抖动模糊核函数;采用由中心向边缘子图像层次递推方法能够有效复原联合模糊图像,效果明显优于顺序复原等其他复原手段。     

基于噪声分析和稀疏正则化的图像盲复原方法

在海事搜救过程中,机载红外相机拍摄的红外图像由于直升机振动、气流扰动、高速飞行以及红外相机摆扫等因素,严重影响图像质量.根据直升机载红外相机成像特点,提出了一种基于噪声分析和稀疏正则化的图像盲复原方法.该方法首先分析了成像过程中的噪声分布,并对噪声进行预处理,再根据稀疏表达理论,用图像边缘的稀疏先验信息指导点扩散函数复原,接着通过非盲复原方法得到目标图像,将目标图像作为下一次迭代的输入图像,如此循环迭代得到清晰图像.最后,对仿真模糊图像和实拍模糊图像进行了复原实验.实验结果表明这种方法能有效改善图像质量,并且在处理实拍运动模糊图像时,相比其他复原方法效果更好.     

气动光学效应红外序列退化图像优化复原算法

从时间序列退化图像中依次连续取两帧图像来估计湍流瞬态点扩展函数,将约束优化原理应用在气动光学效应退化图像的复原过程中。针对气动光学效应湍流点扩展函数复杂多峰、随机多变等特性,在点扩展函数的估计过程中,采用保凸峰等优化策略,将点扩展函数离散值的计算转化为基于松弛迭代的最优化估计,通过极小化准则函数估计点扩展函数值,进而恢复退化图像。实验结果表明,本文方法复原效果好,速度较快。     

基于场景传输渐进估计的单幅图像能见度快速复原

该文提出一种基于场景传输渐进估计的单幅图像能见度快速复原方法。利用场景辐射的边界条件,结合大气散射模型估计场景传输的初始值,并采用递归双边滤波对其精化。通过梯度域递归双边滤波分解复原结果,对得到的基层和细节层分别进行色调调整和增强,获取高质量的清晰图像。利用高斯KD树对原始图像的高维特征空间进行自适应剖分,获取其高斯采样以加速复原计算。与相关工作比较,所提方法能够保持边缘和细节,有效避免光晕效应。采用客观指标评价复原结果。实验结果表明,该方法有效易行,复原结果更加符合真实场景。     

调制传递函数在遥感图像复原中的应用

针对空间推扫型全色TDICCD 相机在获取、传输和存储图像的过程中引入模糊和噪声导致图像质量下降的问题,提出了一种基于调制传递函数（MTF）的。感图像复原方法。文中的复原方法是通过图像的MTF 恢复出点扩展函数（PSF）,并将其作为退化函数进行图像复原。通过在MTF 提取前对局部图像用同态滤波算法进行增强处理,加强MTF 提取的抗噪声能力,并使用二次复原的方法避免直接加入增强滤波器导致的MTF 误差。使用均值、对比度及边缘强度等指标对。感图像复原结果进行评价。实验结果表明:复原后图像灰度均值提高45%,平均梯度和边缘强度分别是复原前的3.5和1.75 倍,各项评价指标均优于原始图像,并且MTF 所包含面积MTFA 明显增加,该图像复原算法对提高空间TDICCD 相机图像质量有一定的参考意义。     

基于点扩散函数的机载光电吊舱图像增强融合

为更好地融合机载光电吊舱中多源图像的特征信息,提出一种利用点扩散函数(PSF)对多源图像进行增强融合的方法。采用刃边法和小波变换法分别对红外和可见光图像进行点扩散函数求取,利用维纳滤波恢复得到增强图像,然后采用高斯和双边联合滤波对图像进行多尺度混合分解,针对不同尺度下的分解图像,在确定融合权重时引入红外和可见光图像点扩散函数的半幅全宽(FWHM)比值作为分辨率补偿因子,以获得更高质量的融合图像。实验结果表明通过引入点扩散函数信息,光电吊舱系统的获得的融合图像能够具有更好的对比度和分辨率信息,主观和客观评价结果都有所改善。     

Blind restoration of turbulence degraded images based on two-channel alternating minimization algorithm

Due to the atmospheric turbulence and the system noise, images are blurred in the astronomical or space object detection. Wavefront aberrations and system noise make the capability of detecting objects decrease greatly. A two-channel image restoration method based on alternating minimization is proposed to restore the turbulence degraded images. The images at different times are regarded as separate channels, then the object and the point spread function (PSF) are reconstructed in an alternative way. There are two optimization parameters in the algorithm:the object and the PSF. Each optimization step is transformed into a constraint problem by variable splitting and processed by the augmented Lagrangian method. The results of simulation and actual experiment verify that the two-channel image restoration method can always converge rapidly within five iterations, and values of normalized root mean square error (NRMSE) remain below 3% after five iterations. Standard deviation data show that optimized alternating minimization (OAM) has strong stability and adaptability to different turbulent levels and noise levels. Restored images are approximate to the ideal imaging by visual assessment, even though atmospheric turbulence and systemnoise have a strong impact on imaging. Additionally, the method can remove noise effectively during the process of image restoration.     

基于三维高斯模型的参数盲解卷积算法

提出了一种新的基于三维高斯点扩展函数（PSF）模型的参数盲解卷积（PBD）算法，并将此算法用于显微光学切片的图像复原。由于PBD算法需要在估计样本函数的同时估计PSF的参数，一般采用的PSF的模型较为复杂，计算量大，收敛慢；而基于三维高斯PSF模型的算法只需要估计2个参数，因此计算量大大降低了。经过实验验证，该算法能够较好地复原光学切片的图像，并且估计出PSF的参数。     

气动退化图像的改进复原算法

针对气动光学效应引起的图像模糊退化导致复原处理困难的问题,提出了一种气动退化红外图像的改进复原算法。具体做法是:在假设退化图像的点扩散函数服从高斯分布的前提下,对图像进行带参数维纳滤波,在此过程中,使用图像清晰度评价函数作为复原效果的评价实现了算法中参数的最优化。通过多组仿真实验和算法的对比分析表明,算法较好地保持了图像细节,较好地恢复了图像质量,实时性较好。     

Image restoration in computed tomography: restoration of experimental CT images

It is pointed out that to restore experimental computed tomography (CT) images which have been blurred by a spatially variant point spread function (PSF), a quadrant symmetry method which simultaneously optimizes storage requirements for the estimated PSFs and computational speed is used. The quadrant symmetry approach required less than 0.579 Megawords of storage for 9x9 pixel spatially variant PSFs in a 256x256 pixel image, allowing image restoration in Cartesian coordinates. A locally adaptive restoration method formulated using a noise prewhitening filter derived from the measured noise power spectrum, the conjugate gradient method was used to obtain a numerical solution. Restored images for a resolution phantom and for a cadaver femur are presented.     

雨滴成像中的散焦模糊复原方法及应用

针对自主研制的降水微物理特征测量仪存在的成像质量问题,重点考虑与光源相关的散焦模糊,提出了基于点扩散函数的雨滴图像复原方法,利用圆盘函数对雨滴图像进行复原,消除噪声和模糊,得到具有清晰轮廓的雨滴图像。利用与雨滴光学性质相近的玻璃球进行了定标实验,确定了成像系统散焦模糊的半径和图像二值化的阈值。外场实测结果表明,图像复原可以有效修正雨滴尺度及其谱分布,测量得到的雨滴谱和降雨强度与激光雨滴谱仪的结果具有很好的一致性。该方法应用于降水微物理特征测量仪,可以显著提高雨滴谱及其他微物理特征的测量性能。     

基于参数估计的降晰函数辨识及图像复原算法

成像系统的点扩展函数(PSF)以及观测噪声,在一般应用过程中是未知信息,因此,点扩展函数的辨识是一个具有挑战性的世界难题.为解决实际工作中遇到的在已知降晰类型情况下的降晰函数辨识和降晰图像复原问题,提出了基于参数估计的降晰函数辨识及降晰图像复原算法.首先,由初始猜测给定降晰函数参数的变化范围和参数的增量步长;然后,最小化降晰图像和由相应点扩展函数及降晰图像得到的实验观测图像的差的Frobenius范数,以确定点扩展函数的参数,进而确定降晰图像的点扩展函数并对降晰图像进行复原.应用基于Wiener滤波的频域循环边界算法对降晰图像进行复原.实验结果表明:在降晰图像信噪比较高的情况下,降晰函数的辨识结果是可靠和准确的,有较好的复原效果.     

目标探测多波段图像统一复原及实验验证

为解决在目标探测过程中多波段图像的复原和清晰化问题,提出了一种实用新颖的可适用于弹/机/星载目标探测多波段图像的统一复原校正方法。该方法不需要知道退化方式和退化模型等先验知识,仅利用光谱图像的有效信息,构造关于点扩展函数的非负最小二乘空间平滑性约束的极小化准则函数,通过优化计算方法求解点扩展函数,利用非盲目图像复原方法得到清晰图像。输入大量实际图片,对方法进行了测试验证。实验结果表明:该方法有效地克服了目前图像复原方法不具有通用性、对仿真图像复原效果好对实际图像复原效果差、耗时长等缺点,对红外、可见光、毫米波等多波段退化图像均能有效恢复,不需先验知识,输入一帧模糊图像即可得到高清晰图像,为目标探测系统提供了一种有效图像复原方法。     

Multi-frame real image restoration based on double loops with alternative maximum likelihood estimation

A multi-frame blind restoration algorithm based on alternative maximum likelihood estimation using double loops is proposed to restore object images. An anisotropic regularization term is incorporated into the integral likelihood function to avoid over-smoothing of details of the restored images and improve the stability of image restoration. In order to make full use of the data relationship in the observed multi-frame images which contain the same objects with different point spread functions (PSF) in a short sequence, an iterative strategy based on double loops is employed in estimating the unknown different PSFs of the observed images. Experiments on synthetic and real turbulence-degraded images illustrate that the proposed algorithm is effective in restoring real turbulence-degraded images by using very few frames.