基于稀疏表示和梯度先验的图像盲去模糊

针对目前基于稀疏表示的图像盲卷积算法细节恢复有限等问题,提出一种基于稀疏表示和梯度先验的图像盲卷积算法。虽然每个图像块可以通过字典稀疏表示,但是图像块重构出的图像常常出现“伪像”,本文将梯度先验知识和超拉普拉斯先验知识融入稀疏表示盲卷积模型中,采用迭代方法交替估计中间清晰图像和模糊核,一旦获得模糊核,采用超拉普拉斯非盲去卷积算法恢复出最终的清晰图像。实验结果表明,与其他去模糊算法相比,本文算法在抑制振铃方面效果显著。     

基于跨尺度低秩约束的图像盲解卷积算法EI北大核心CSCD

在模糊核未知的情况下对模糊图像进行复原称为盲解卷积问题,这是一个欠定逆问题,现有的大部分盲解卷积算法利用图像的各种先验知识约束问题的解空间.由于清晰图像的跨尺度自相似性强于模糊图像的跨尺度自相似性,且降采样模糊图像与清晰图像具有更强的相似性,本文提出了一种基于跨尺度低秩约束的单幅图像盲解卷积算法,利用图像跨尺度自相似性,在降采样图像中搜索相似图像块构成相似图像块组,从整体上对相似图像块组进行低秩约束,作为正则项加入到图像盲解卷积的目标函数中,迫使重建图像的边缘接近清晰图像的边缘.本文算法没有对噪声进行特殊处理,由于低秩约束更好地表示了数据的全局结构特性,因此避免了盲解卷积过程受噪声的干扰.在模糊图像和模糊有噪图像上的实验验证了本文的算法能够解决大尺寸模糊核的盲复原并对噪声具有良好的鲁棒性.     

基于正则化方法的图像盲去模糊

针对标准化稀疏先验的正则化方法估计复杂模糊核时的不准确性, 引入图像的预处理, 提出了一种图像盲去模糊的新方法。该方法将图像盲去模糊分为三个步骤：利用双边滤波器和冲击滤波器对图像进行预处理, 使得图像的噪声降低、边缘突出, 有利于模糊核的估计; 对预处理后的图像, 利用基于标准化稀疏先验的正则化方法估计模糊核; 根据估计出的模糊核利用TV正则化方法对图像进行非盲去卷积。采用快速迭代收缩阈值算法和快速总变分图像复原算法分别求解模糊核估计模型和图像非盲去卷积模型。实验结果表明, 针对单幅模糊图像, 该方法可以估计出准确的模糊核, 对噪声具有鲁棒性, 并且提高了图像复原速度, 具有较好的图像恢复效果。     

基于广义规范化稀疏模型的图像盲去模糊算法

针对基于规范化稀疏先验的图像盲去模糊方法估计精度低、计算速度慢、参数选择敏感等问题,提出一种Tikhonov正则增强的广义规范化稀疏模型,且将其作为中间清晰图像和运动模糊核的共同先验约束。随后,利用算子分裂、交替方向乘子法以及快速傅立叶变换,最小化关于中间清晰图像与运动模糊核的目标函数,导出一种快速图像盲去模糊算法。在标准测试集以及实际彩色模糊图像上的实验结果验证了提出方法的有效性和鲁棒性。此外,在同等条件下与近期文献中的盲去模糊方法进行比较,显示了本文方法在估计精度和估计效率上的双重优势。     

基于稀疏表示的单帧运动图像盲复原

提出一种基于稀疏表示的单帧运动盲复原方法,它充分利用自然图像中存在的各种先验知识进行求解。该方法分为模糊核估计和图像修复两个阶段。在估计模糊核时,它运用shock滤波器从模糊图像中预测出清晰边缘,以此指导全局图像的复原,并运用多尺度策略来解决大模糊核问题。在图像修复阶段,运用稀疏表示理论对复原图像进行降噪和重建,最终提高图像复原质量。实验结果表明,在不同噪声和模糊核条件下,该算法能有效消除运动模糊。     

强边缘导向的盲去模糊算法

目的 在图像的获取过程中,成像设备与拍摄场景发生了相对位移,导致获取的实际图像存在信息丢失、模糊退化的现象,这极大地影响了图像的质量和人们的视觉体验,也影响了图像的后续处理。盲去卷积旨在从观测图像中估计模糊核并获得清晰图像,为此提出了一种基于强边缘的运动图像盲去模糊算法。方法 结合图像梯度稀疏性,采用自适应l₀范数约束待估计图像梯度的强边缘;针对模糊核稀疏性和连续性,以l₀-l₂范数分别约束模糊核的像素和梯度,同时把模糊核归一化先验作为正则项引入模型中,以强边缘指导模糊核估计。在去模糊阶段,结合全变分与超拉普拉斯正则化方法的优点,将两种方法复原的图像取平均,以减轻复原图像中的振铃效应,同时保留更多的图像细节。结果 为了检验本文算法的有效性,对Levin测试集和实际拍摄的模糊图像分别进行仿真,并同现有算法进行比较。Levin测试集上的实验结果表明,提出的盲反卷积成功率为100%且在对比算法中具有最高PSNR;实际彩色图像的盲反卷积实验表明,相比于其他算法,本文算法获得的模糊核具有更准确的支撑和较少的噪点,获得的清晰图像具有较优的视觉效果。结论 该方法从定量和定性比较上都体现了较好的去运动模糊能力,可适用于遥感、医学等领域。     

二次稀疏极端通道先验盲超声图像去模糊

模糊的超声图像经过极端通道先验去模糊后不够稀疏,导致极端通道稀疏约束可能不存在。因此,为了充分利用图像通道信息,通过增强去模糊后超声图像的稀疏性,提出一种二次稀疏极端通道先验盲超声图像去模糊算法。首先,给出了相关的理论证明和实验说明二次稀疏极端通道先验用于约束模糊超声图像的可行性;然后,充分利用暗通道和亮通道的先验信息,在交替迭代过程中采用半二次分裂方法估计中间图像和模糊核;最后,用傅里叶变换求得最终的清晰图像和模糊核。在超声图像集上的实验结果表明,本文提出的二次稀疏极端通道先验盲超声图像去模糊算法和其他超声图像去模糊方法相比更具可行性和优越性。     

基于边缘先验模型的运动去模糊

从单幅运动模糊图像复原出清晰的图像,一直是数字图像处理领域中富有挑战的问题.基于边缘先验模型和小波分析提出了一种运动模糊退化图像的复原算法.在去模糊之前,对图像进行预处理,将噪声去除,用冲击滤波器增强边缘,并采用canny边缘检测获取清晰边缘作为先验模型,以此估计模糊核;然后在紧小波框架系统下,将清晰图像的稀疏性最大化,采用改进的分裂Bregman方法求解最优化问题,最终得到清晰的图像.实验结果表明,相对于传统的盲复原算法,提出的方法可以有效地去除运动模糊.     

基于LMS自适应算法的图像去模糊研究

传统单幅图像去模糊方法需要稀疏先验约束,导致计算量较大。为此,在自适应最小均方误差(LMS)算法的基础上,提出一种点扩散函数(PSF)估计方法。利用模糊图像得到有效突出边缘,作为自适应滤波器的输入信号,并将模糊图像作为滤波器的期望信号,用以估计PSF。在非盲去卷积过程中,采用各项异性正规化方法对清晰图像进行约束,以减少恢复图像的振铃效应。实验结果表明,该方法不需要先验约束,对运动和非运动模糊图像均可适用,在保留图像细节的同时能抑制平滑区域的噪声。     

群稀疏残差约束的引导字典学习算法及其单幅图像去雨

为了更有效地进行单幅图像去雨,提出一种群稀疏残差约束的引导字典学习算法.该算法特点在于利用混合高斯模型从自然图像中学习外部字典,面向有雨图像构建了基于外部字典引导的内部字典学习模型,并将内部字典的低秩性增加到字典学习目标函数中.该模型可以有效地利用自然图像与有雨图像先验知识之间的互补性,有助于同时恢复潜在稀疏的与稠密的图像细节.其次,基于图像的非局部自相似准则,利用群结构稀疏表示确保了相似图像块的编码系数尽可能接近,并对该模型引入残差约束,可有效地提高学习字典的重构能力与泛化能力.实验结果表明,在合成图像与真实图像上与其他算法相比,使用所提算法去雨后的图像具有更丰富的细节信息,图像更清晰,大大改善了整体视觉效果.     

Variational EM method for blur estimation using the spike-and-slab image prior

Most state-of-the-art blind image deconvolution methods rely on the Bayesian paradigm to model the deblurring problem and estimate both the blur kernel and latent image. It is customary to model the image in the filter space, where it is supposed to be sparse, and utilize convenient priors to account for this sparsity. In this paper, we propose the use of the spike-and-slab prior together with an efficient variational Expectation Maximization (EM) inference scheme to estimate the blur in the image. The spike-and-slab prior, which constitutes the gold standard in sparse machine learning, selectively shrinks irrelevant variables while mildly regularizing the relevant ones. The proposed variational Expectation Maximization algorithm is more efficient than usual Markov Chain Monte Carlo (MCMC) inference and, also, proves to be more accurate than the standard mean-field variational approximation. Additionally, all the prior model parameters are estimated by the proposed scheme. After blur estimation, a non-blind restoration method is used to obtain the actual estimation of the sharp image. We investigate the behavior of the prior in the experimental section together with a series of experiments with synthetically generated and real blurred images that validate the method's performance in comparison with state-of-the-art blind deconvolution techniques.     

可学习高阶微分方程的图像盲复原

目的 图像盲复原是图像处理中的常见的重要问题之一,具有巨大的研究价值和广泛的应用。通常情况下,相机抖动,聚焦不准,环境噪声等因素都会造成图像模糊。由于图像盲复原需要同时求解模糊核和清晰图像,导致该问题是病态的而难于求解。现有的盲复原方法可以分为两大类,一类是基于最大后验概率来同时估计潜在图像和模糊核的方法,但是这样耦合在一起的方法由于先验条件和初值设置不恰当,常常会导致最终求得的是问题的平凡解,以至于盲复原的效果并不理想。另一类是基于变分贝叶斯来估计模糊核,这种方法通常是采用最大化强边图像的边缘概率,由此估计的模糊核鲁棒性较强,但是对潜在图像的强边条件要求比较高,计算复杂度和实现难度都较大。鉴于以上方法的优缺点,提出基于高阶微分方程学习的方法来实现图像去模糊。方法 借鉴传统的迭代演化方法和网络学习方法各自的优势,将网络学习到的特征（引导图像,卷积滤波器,稀疏测度）融入到高阶微分方程的演化过程中区,提出可学习的基于高阶微分方程的演化来模拟图像的演化过程。具体地,先用范数约束得到一个粗略的强边引导图像,然后将学习到的卷积滤波器和稀疏函数一起作用在当前的潜在图像上,得到一个关于图像的更好的梯度下降方向,将此作为微分方程演化的一个步骤,得到一个更为精炼的强边图像。最后用精炼的强边图像来估计模糊核。该方法可以通过先验知识和训练数据来有效地控制模糊核的估计,进而得到较为清晰的盲复原结果。结果 在图像建模层面上,用非盲复原的方法验证了本文提出的微分方程演化过程是可行的。通过和其他盲复原方法做对比,在不同的基准图像数据库上的定量的实验中,本文方法在数据库上的峰值信噪比,结构相似度分别达到30.30,0.91,误差率低至1.24;比其他方法的结果都要好,在时间上,虽然我们的算法不是用时最少的,但是和性能相当的本文的方法相比,本文算法时间消耗远比该算法少。在各种不同类型的模糊图像去模糊结果也表明了本文方法是有效的。结论 本文可学习的高阶微分方程去模糊的方法,能够有效地估计模糊核,进而更好地恢复出清晰图像。实验结果表明本文方法在各种场景中具有较高的灵活性,都能自适应地对图像去模糊。     

Deblurring by Matching

Restoration of the photographs damaged by the camera shake is a challenging task that manifested increasing attention in the recent period. Despite of the important progress of the blind deconvolution techniques, due to the ill-posed nature of the problem, the finest details of the kernel blur cannot be recovered entirely. Moreover, the additional constraints and prior assumptions make these approaches to be relative limited.
In this paper we introduce a novel technique that removes the undesired blur artifacts from photographs taken by hand-held digital cameras. Our approach is based on the observation that in general several consecutive photographs taken by the users share image regions that project the same scene content. Therefore, we took advantage of additional sharp photographs of the same scene. Based on several invariant local feature points, filtered from the given blurred/non-blurred images, our approach matches the keypoints and estimates the blur kernel using additional statistical constraints.
We also present a simple deconvolution technique that preserves edges while minimizing the ringing artifacts in the restored latent image. The experimental results prove that our technique is able to infer accurately the blur kernel while reducing significantly the artifacts of the spoilt images.     

基于非局部自相似性的遥感图像稀疏去噪算法

基于非局部自相似性的遥感图像稀疏去噪方法研究,在为后续的图像分析、识别以及较高层次的处理提供保证方面具有重要意义。针对遥感图像中存在非局部自相似性和稀疏性,在分析传统稀疏去噪模型的基础上,将具有相似结构的非局部块构建成组,用组作为稀疏表示单元,利用基于组正则化稀疏模型进行图像去噪。此外,针对采用整幅图像进行字典学习具有高计算复杂度,分析组特点,为每个组自适应学习一个字典。最后,为获得有效的去噪结果,利用迭代收缩阈值算法解决L0最小化问题。以"资源三号"遥感图像为数据进行实验,结果表明,该算法能较好地去除遥感图像的噪声,提高图像的峰值信噪比,保持图像结构信息。基于非局部自相似性的遥感图像稀疏去噪算法能够充分利用图像块信息有效的去除图像中的噪声,提高图像质量。     

Blind Deblurring Based on L0Norm from Salient Edges简

Motion deblurring is a basic problem in the field of image processing and analysis. This paper proposes a new method of single image blind deblurring which can be significant to kernel estimation and non-blind deconvolution. Experiments show that the details of the image destroy the structure of the kernel, especially when the blur kernel is large. So we extract the image structure with salient edges by the method based on RTV. In addition, the traditional method for motion blur kernel estimation based on sparse priors is conducive to gain a sparse blur kernel. But these priors do not ensure the continuity of blur kernel and sometimes induce noisy estimated results. Therefore we propose the kernel refinement method based on L0 to overcome the above shortcomings. In terms of non-blind deconvolution we adopt the L1/L2 regularization term. Compared with the traditional method, the method based on L1/L2 norm has better adaptability to image structure, and the constructed energy functional can better describe the sharp image. For this model, an effective algorithm is presented based on alternating minimization algorithm.     

混合非凸非光滑正则化约束的模糊图像盲复原

为能够复原出高质量的清晰图像,提出一种混合正则化约束的模糊图像盲复原方法。首先,根据模糊核的稀疏性,采用L₀范数的正则项对模糊核进行稀疏约束,以提高模糊核估计的准确性;然后,根据图像梯度的稀疏性,采用混合一阶和二阶图像梯度的L₀范数对图像梯度进行正则化约束,以保留图像边缘信息;最后,由于所提出的混合正则化约束模型本质上是非凸非光滑优化问题,通过交替方向乘子法对模型进行求解,并在非盲反卷积阶段采用L₁范数数据拟合项和全变分的方法复原清晰图像。实验结果表明,所提方法能够复原出更加清晰的细节和边缘信息,复原结果的质量更高。