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题名:
成像跟踪系统中实时图像复原研究
作者: 罗一涵
学位类别: 博士
答辩日期: 2011-05
授予单位: 中国科学院研究生院
授予地点: 北京
导师: 付承毓
关键词: 成像跟踪系统 ; 图像复原 ; 盲反卷积 ; 点扩展函数
学位专业: 信号与信息处理
中文摘要: 成像跟踪系统是一种利用光电成像来对目标进行跟踪的实时系统。由于许多
不可预知的环境因素,例如大气湍流、晃动、光照、气候等,使得系统捕获的图
像大幅降质,以致目标检测及跟踪变得困难。图像复原技术,可在未知图像的降
质原因及程度的情况下,对图像进行修复,可有效减少各种环境影响。然而,当
前的图像复原方法,尤其是图像盲复原方法,处理速度过慢,交互要求高,可靠
性低,无法用于成像跟踪系统进行实时处理。针对这些问题,对图像盲复原技术
进行了深入研究,提出了一系列新方法。
为了实现实时图像盲复原,提出了图像“中频域”的新概念,利用中频域可
以迅速准确地估计图像的降质点扩展函数(PSF)和复原图像。其中,提出了一
种无任何参数的几何法和特殊的平滑法来有效地定位中频域,并导出了一种新的
基于中频域的Wiener 滤波来实现图像的快速盲复原。然后,针对适合大量成像
系统的G 类PSF,利用中频域法和单参数导数拟合法导出了一个新的实时图像盲
复原算法,大大提高了复原速度和质量。
为了快速去除成像跟踪系统中的离焦模糊,提出了低信噪比离焦图像的中频
盲复原法。针对现有算法对低信噪比离焦模糊参数辨识精度不足的问题,利用中
频域导出了一个新的辨识方法,并提出了改进的双中频法和直接辨识法。实验证
明,该方法简单、快速、抗噪性强、准确性高。
为了克服成像跟踪系统中的抖动模糊,提出了低信噪比运动模糊图像的混合
盲复原法。其中包括:用迭代法来获取PSF 的粗估计,用空间约束霍夫变换来
对运动方向进行粗估计,用对称和功率最大化来对运动方向进行精估计,用双迭
代法来对点扩展函数支持域进行估计,用频谱来对运动方向进行快速估计,用中
频法来对运动距离进行估计,以及用参数法来对图像进行针对性复原。实验证明,
该方法能对各个方向的真实强噪运动模糊图像进行很好地复原。
为了提高系统的并行性,研究了在独立分量分析(ICA)框架下的图像复原
方法,阐述了基于Gabor 滤波器和ICA 的图像盲复原算法,并针对该方法收敛
慢的问题,推导了独立分量分析的梯度下降算法框架,并用之对算法进行了改进,
获得了优良的效果。
为了提高算法的适应性和并行性,研究了基于遗传算法和独立性的图像盲复
原法。提出了用图像的带熵约束独立性来作为遗传算法的新的评价标准,并导出了基于中频的G 类模糊多帧自适应盲复原法,使之可对在线连续视频进行自适应
复原处理。实验证明,该算法适应性强、效果优越、速度极快,实现了真正意义
上的实时处理。
最后,用软硬结合的方式开发了一套数字图像清晰化系统,将各种算法进行
了融合,使图像盲复原技术真正开始了实际的应用。
语种: 中文
内容类型: 学位论文
URI标识: http://ir.ioe.ac.cn/handle/181551/580
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罗一涵. 成像跟踪系统中实时图像复原研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2011.
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