基于DSP图像运动模糊恢复的研究.ppt

1、求真务实求真务实 自强不息自强不息 基于基于dspdsp图像运动模糊恢复的研究图像运动模糊恢复的研究 基于基于dspdsp图像运动模糊恢复的研究图像运动模糊恢复的研究 学学 生：杨德文生：杨德文 指导老师：周玉林指导老师：周玉林 基于基于dspdsp图像运动模糊恢复的研究图像运动模糊恢复的研究 求真务实求真务实 自强不息自强不息 基于基于dspdsp图像运动模糊恢复的研究图像运动模糊恢复的研究 运动模糊图像的理论基础运动模糊图像的理论基础 运动模糊图像的退化模型运动模糊图像的退化模型 运动模糊图像的复原方法和硬件设计运动模糊图像的复原方法和硬件设计 运动模糊图像的处理研究和实验结果分析运动模糊

2、图像的处理研究和实验结果分析 复原图像质量评价和振铃效应复原图像质量评价和振铃效应 总结与展望总结与展望 求真务实求真务实 自强不息自强不息 基于基于dspdsp图像运动模糊恢复的研究图像运动模糊恢复的研究 引言引言 xxxx 数字图像处理是一门涉及多个学科和应用于诸多领域的新兴学数字图像处理是一门涉及多个学科和应用于诸多领域的新兴学 科，日益成为人们关注的焦点。在日常生活中，常常会遇到图科，日益成为人们关注的焦点。在日常生活中，常常会遇到图 像模糊现象，通常需要运用图像复原技术对其进行复原，使其像模糊现象，通常需要运用图像复原技术对其进行复原，使其 成为清晰可辨认的图像，以满足人眼或机器视觉

3、的要求。成为清晰可辨认的图像，以满足人眼或机器视觉的要求。 helstromhelstrom采用最小均方误差估计方法对退化图像进行处理，从采用最小均方误差估计方法对退化图像进行处理，从 而提出了维纳滤波器。而提出了维纳滤波器。slepianslepian将维纳滤波进行推广。将维纳滤波进行推广。prattpratt和和 habibihabibi又提出了提高维纳滤波计算的方法，使得在最小均方意又提出了提高维纳滤波计算的方法，使得在最小均方意 义下，维纳滤波是最优方法。义下，维纳滤波是最优方法。 本课题的研究以道路交通电子眼拍摄的车辆运动模糊图像恢复本课题的研究以道路交通电子眼拍摄的车辆运动模糊图像

4、恢复 为例，着重研究运动模糊图像的退化模型，采用维纳滤波方法为例，着重研究运动模糊图像的退化模型，采用维纳滤波方法 对运动模糊图像进行恢复，同时运用对运动模糊图像进行恢复，同时运用dspdsp技术对运动模糊图像技术对运动模糊图像 进行实时恢复。进行实时恢复。 研究目的研究目的 与背景与背景 研究现状研究现状 主要研究主要研究 工作工作 求真务实求真务实 自强不息自强不息 基于基于dspdsp图像运动模糊恢复的研究图像运动模糊恢复的研究 运动模糊图像的理论基础运动模糊图像的理论基础 xxxx 在图像的形成、传输和记录过程中，由于受到在图像的形成、传输和记录过程中，由于受到 实际成像系统的缺陷、传

5、输介质、物体与成像系实际成像系统的缺陷、传输介质、物体与成像系 统的相对运动、环境随机噪声等影响，故获取的统的相对运动、环境随机噪声等影响，故获取的 图像几乎均存在一定程度的降质，图像中的像素图像几乎均存在一定程度的降质，图像中的像素 点发生位移，造成图像的物体扭曲，远近比例失点发生位移，造成图像的物体扭曲，远近比例失 调，从而形成失真、散焦、运动模糊、覆盖噪声调，从而形成失真、散焦、运动模糊、覆盖噪声 的图像。为了使退化图像尽可能或最大限度地恢的图像。为了使退化图像尽可能或最大限度地恢 复出原始的真实图像，需要对其进行一定的处理。复出原始的真实图像，需要对其进行一定的处理。 基于基于dspd

6、sp图像运动模糊恢复的研究图像运动模糊恢复的研究 求真务实求真务实 自强不息自强不息 dsp dsp是是digital signal processingdigital signal processing的缩写，表示数字的缩写，表示数字 信号处理，数字化是信息化的基础，数字信号处理是数字信号处理，数字化是信息化的基础，数字信号处理是数字 化的核心技术之一，其任务基本上是由化的核心技术之一，其任务基本上是由dspdsp器件来完成，器件来完成， dspdsp技术已成为了一项迅速发展的前沿技术。数字信号处理技术已成为了一项迅速发展的前沿技术。数字信号处理 是利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号

7、进行采是利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号进行采 集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，从而集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，从而 获得符合人们需要的信号形式。获得符合人们需要的信号形式。 定点定点dspdsp处理器指的是数据格式用整数和小数来表示。处理器指的是数据格式用整数和小数来表示。 浮点浮点dspdsp处理器数据的浮点格式用指数和尾数的形式表处理器数据的浮点格式用指数和尾数的形式表 示，其动态范围比用小数形式表示的定点格式要大得多。示，其动态范围比用小数形式表示的定点格式要大得多。 输入 抗混叠 滤波 a/d dsp 芯片 d/a 平滑 滤波 输出 典型的典

8、型的dspdsp系统系统 dspdsp技术的基本概念技术的基本概念 基于基于dspdsp图像运动模糊恢复的研究图像运动模糊恢复的研究 求真务实求真务实 自强不息自强不息 图像噪声图像噪声 加性噪声加性噪声 量化噪声量化噪声 乘性噪声乘性噪声 椒盐噪声椒盐噪声 图像噪声图像噪声 基于基于dspdsp图像运动模糊恢复的研究图像运动模糊恢复的研究 求真务实求真务实 自强不息自强不息 当前对模糊图像复原技术的研究主要集中于空域和频当前对模糊图像复原技术的研究主要集中于空域和频 域。目前对图像复原技术的研究大部分集中于频域，空域域。目前对图像复原技术的研究大部分集中于频域，空域 中的卷积对应于频域的乘积

9、，频域乘积可以大大减少计算中的卷积对应于频域的乘积，频域乘积可以大大减少计算 量。量。 连续傅里叶变换连续傅里叶变换 二维图像的快速傅里叶变换二维图像的快速傅里叶变换 频域图像处理技术频域图像处理技术 模糊图像方程模糊图像方程 取取fourierfourier变变 换得：换得： yxhyxfyxg, ulj l uxj vyuxj e ul ul vufdxe l vuf dxdyeyxhvufvuhvufvug sin , 1 , , 0 2 2 离散图像离散图像fourierfourier变换变换 正变换：正变换： 反变换：反变换： 1 0 1 0 22 , 1 , n m n n nv

10、n jmu n j eenmf n yxf 1 0 1 0 22 , 1 , n u n v nv n jmu n j eevuf n nmf 求真务实求真务实 自强不息自强不息 基于基于dspdsp图像运动模糊恢复的研究图像运动模糊恢复的研究 运动模糊图像的退化模型运动模糊图像的退化模型 退化函数 h 复原滤波+ yx, 噪声 yxg, yxf,yxf, 退化复原 图像退化图像退化/ /复原过程的模型复原过程的模型 空域：空域： 频域：频域： yxyxfyxhyxg, vunvufvuhvug, 基于基于dspdsp图像运动模糊恢复的研究图像运动模糊恢复的研究 求真务实求真务实 自强不息自强

11、不息 退化系统退化系统 yxfhyxg, yxgkyxgk yxfhkyxfhk yxfkhyxfkhyxfkyxfkh , , , 2211 2211 22112211 yxyxfhyxg, 退化方程式退化方程式 连续函数的退化模型连续函数的退化模型 yxddyxhfyxg, 退化模型退化模型 基于基于dspdsp图像运动模糊恢复的研究图像运动模糊恢复的研究 求真务实求真务实 自强不息自强不息 匀速直线运动引起的图像模糊的退化模型匀速直线运动引起的图像模糊的退化模型 t dt t at yxfyxg 0 , t dt t at yfyg 0 1 000 k m m k m k kayg k

12、kaygayf 求真务实求真务实 自强不息自强不息 基于基于dspdsp图像运动模糊恢复的研究图像运动模糊恢复的研究 运动模糊图像的复原方法和硬件设计运动模糊图像的复原方法和硬件设计 xxxx 2 22 nfhgfqfj ghqqhhf ttt 1 0 f fj 约束复原约束复原 最小二乘滤波复原方法最小二乘滤波复原方法维纳滤波复原方法维纳滤波复原方法选择合适的变换矩阵选择合适的变换矩阵q q 基于基于dspdsp图像运动模糊恢复的研究图像运动模糊恢复的研究 求真务实求真务实 自强不息自强不息 维纳滤波维纳滤波 min, , 2 2 yxfyxfee 2 2 , , , 1 , vuh vuh

13、 vuh vum 均方误差最小方程均方误差最小方程 维纳滤波表示式维纳滤波表示式 基于基于dspdsp图像运动模糊恢复的研究图像运动模糊恢复的研究 求真务实求真务实 自强不息自强不息 系统硬件设计系统硬件设计 系统硬件的主体由四个系统硬件的主体由四个dspdsp构成，其中有三个构成，其中有三个 定点定点dsp tms320c6416dsp tms320c6416和一个浮点和一个浮点dsp dsp tms320c6711tms320c6711。dsp tms320c6416dsp tms320c6416支持支持 8/16/32/64bit8/16/32/64bit数据传输，数据传输，dsp tm

14、s320c6711dsp tms320c6711支支 持持8/16/32bit8/16/32bit数据传输。因为数据传输。因为dsp dsp tms320c6711tms320c6711的数据线宽度最大只有的数据线宽度最大只有32bit32bit，所，所 以系统中的各个以系统中的各个dspdsp之间均采用之间均采用32bit32bit的数据线的数据线 连接，且每个连接，且每个dspdsp外围扩有外围扩有8m8m32bit32bit的的sdramsdram。 基于基于dspdsp图像运动模糊恢复的研究图像运动模糊恢复的研究 求真务实求真务实 自强不息自强不息 运动模糊图像恢复原理框图运动模糊图像

15、恢复原理框图 求真务实求真务实 自强不息自强不息 基于基于dspdsp图像运动模糊恢复的研究图像运动模糊恢复的研究 运动模糊图像的处理研究和实验结果分析运动模糊图像的处理研究和实验结果分析 xxxx 1 1实验仿真图像的生成实验仿真图像的生成 2 2运动模糊图像的处理过程运动模糊图像的处理过程 运动模糊图像处理过程运动模糊图像处理过程 基于基于dspdsp图像运动模糊恢复的研究图像运动模糊恢复的研究 求真务实求真务实 自强不息自强不息 实验方法实验方法 对实际运动模糊图像进行实验对实际运动模糊图像进行实验 利用计算机仿真图像完成实验利用计算机仿真图像完成实验 原始图像添加运动因素添加噪声 仿真

16、图像生成步骤仿真图像生成步骤 基于基于dspdsp图像运动模糊恢复的研究图像运动模糊恢复的研究 求真务实求真务实 自强不息自强不息 无噪声图像复原结果无噪声图像复原结果有噪声图像复原结果有噪声图像复原结果 比较以上两幅图像可知：噪声对运动模糊图像的复原质量存在较比较以上两幅图像可知：噪声对运动模糊图像的复原质量存在较 大的影响，虽然维纳滤波有较强的抑制噪声的能力，但是图像的大的影响，虽然维纳滤波有较强的抑制噪声的能力，但是图像的 复原结果仍然不太理想。复原结果仍然不太理想。 求真务实求真务实 自强不息自强不息 基于基于dspdsp图像运动模糊恢复的研究图像运动模糊恢复的研究 复原图像质量评价和

17、振铃效应复原图像质量评价和振铃效应 xxxx 评价是指通过详细、仔细的研究和评估之后而确定对象的意义、价值或者状态。评价是指通过详细、仔细的研究和评估之后而确定对象的意义、价值或者状态。 评价的过程是一个对评价对象的判断过程，同时也是一个综合计算、观察和咨评价的过程是一个对评价对象的判断过程，同时也是一个综合计算、观察和咨 询等方法的一个复合分析过程。询等方法的一个复合分析过程。 1 1、客观评价：采用算法对图像质量、客观评价：采用算法对图像质量 进行评价。进行评价。 2 2、主观评价：观测者设计实验对图、主观评价：观测者设计实验对图 像质量进行评价。像质量进行评价。 基于基于dspdsp图像

18、运动模糊恢复的研究图像运动模糊恢复的研究 求真务实求真务实 自强不息自强不息 在逆卷积恢复图像的过程中，每个像素需要相邻像素的信在逆卷积恢复图像的过程中，每个像素需要相邻像素的信 息才能恢复，但图像边沿的像素没有足够的相邻像素可以息才能恢复，但图像边沿的像素没有足够的相邻像素可以 利用，因而导致恢复图像的边沿变差，以及使整幅图像存利用，因而导致恢复图像的边沿变差，以及使整幅图像存 在明暗相间的条纹，即振铃效应。在明暗相间的条纹，即振铃效应。 振铃效应振铃效应 求真务实求真务实 自强不息自强不息 基于基于dspdsp图像运动模糊恢复的研究图像运动模糊恢复的研究 总结与展望总结与展望 xxxx 已完成的主要工作已完成的主要工作 学习了运动模糊图像的恢复处理的相关理论知识，包括学习了运动模糊图像的恢复处理的相关理论知识，包括dspdsp技术的基本概念、技术的基本概念、 图像噪声的产生原因和特征、图像频域处理技术、运动模糊的退化模型等。图像噪声的产生原因和特征、图像频域处理技术、运动模糊的退化模型等。 分析了在已知退化模型的条件下，水平方向的运动模糊图像的恢复方法，分析了在已知退化模型的条件下，水平方向的运动模糊图像的恢复方法， 主要介绍了维纳滤波复原方法。主要介绍了维纳滤波复原方法。 使用图像频域处理技术分析并求出了运动模糊的两个参数（运动模糊方向、使用图像频域处