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二维运动模糊图像的恢复

作　者: 付中梁
导　师: 徐之海；冯华君
学　校: 浙江大学
专　业: 光学工程
关键词: 数字图像处理运动模糊恢复点扩散函数(PSF) 快速相机图像序列
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 246次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着空间遥感技术的飞速发展,对遥感图像质量的要求也不断提高。但获取高空间分辨率的图像往往需要较长的曝光时间,尤其是在晨昏状态成像时,如果在曝光过程中被摄物体与载荷平台上的传感器之间存在相对运动,那么获得的图像就会因运动而模糊降质。本文要解决的问题就是找到一种软件处理方法,使其能够恢复因运动而模糊降质的遥感图像,提高获取到的图像的质量。论文首先介绍了运动模糊图像恢复的背景及意义,然后给出了图像恢复的理论基础及图像退化的模型,特别分析了因匀速直线运动而模糊的特点,以及基于这些特点形成的恢复方法。然后提出了“基于快速相机位移探测的PSF估计”,通过对运动模糊积分过程的分析,得到了一种新的运动模糊PSF的计算公式,即通过位移探测来求取运动路径,进而计算PSF。获取PSF之后,有多种方法可以对图像进行恢复,列举了常见的四种方法。验证恢复效果的好坏需要对图像进行评价,介绍了图像评价理论以及几种经典的图像评价算法。然后用具体的实验验证了前文提出的PSF计算方法,通过快速相机在主相机曝光的过程中获得一系列清晰的较低分辨率的黑白图像序列,并根据这些图像序列计算相对位移信息,最终得到模糊过程的PSF。该方法能够估计二维方向上任意运动形式的PSF,突破了国内目前大多数方法只能估计匀速直线运动模糊PSF的限制。进行了从低频到高频(200HZ)一系列相对运动条件下的实拍实验,利用主观的评价方法以及客观的评价函数对恢复结果进行评价表明,此种方法能够有效的恢复出因运动而模糊降质的图像中的细节信息,恢复图的质量有了明显的改善,LS和GMG两种函数的评价值有了2到3倍的提高。

全文目录

致谢  5-7
摘要  7-8
Abstract  8-11
1 绪论  11-17
  1.1 研究背景及意义  11-12
  1.2 国内外发展现状  12-16
  1.3 论文章节安排  16-17
2 运动模糊恢复理论基础  17-32
  2.1 傅立叶变换  17-22
    2.1.1 连续傅立叶变换  17-18
    2.1.2 离散傅立叶变换  18-22
  2.2 图像退化模型  22-28
    2.2.1 连续退化模型  22-24
    2.2.2 离散退化模型  24-26
    2.2.3 运动模糊的退化模型  26-28
  2.3 运动模糊的点扩散函数  28-30
    2.3.1 匀速直线运动模糊的点扩散函数  28-30
    2.3.2 点扩散函数的离散化  30
  2.4 本章小结  30-32
3 基于快速相机位移探测的PSF估计  32-40
  3.1 理论推导  33-35
  3.2 仿真验证  35-39
  3.3 本章小节  39-40
4 运动模糊图像的恢复  40-53
  4.1 常用的运动模糊恢复方法  40-46
    4.1.1 逆滤波恢复  41
    4.1.2 维纳滤波恢复  41-42
    4.1.3 约束最小二乘方滤波恢复  42-45
    4.1.4 Lucy-Richardson迭代非线性复原  45-46
  4.2 图像质量评价  46-51
    4.2.1 图像的主观评价  47-48
    4.2.2 图像的客观评价  48-51
  4.3 本章小结  51-53
5 实验设计及结果分析  53-76
  5.1 实验设计  53-59
    5.1.1 硬件设计总体方案  53-55
    5.1.2 同步电路设计  55-56
    5.1.3 稳像试验台系统  56-58
    5.1.4 运动模糊恢复系统  58-59
  5.2 实验结果及评价  59-75
    5.2.1 低频运动实验结果  59-68
    5.2.2 高频振动实验结果  68-75
  5.3 本章小结  75-76
6 总结及展望  76-78
  6.1 总结  76-77
  6.2 展望  77-78
参考文献  78-82
硕士在读期间发表的论文  82

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