运动模糊图像恢复算法的的研究ppt课件

1、运动模糊图像恢复算法的研讨学生学生: : 学号学号: : 指点教师指点教师: : 20192019年年5 5月月2626日日一一. . 研讨背景研讨背景二二. . 本文的主要任务本文的主要任务三三. . 运动模糊图像的构成运动模糊图像的构成四四. . 运动模糊图像的复原算法运动模糊图像的复原算法五五. . 实验结果和对比分析实验结果和对比分析六六. . 总结与展望总结与展望简介一一. . 研讨背景研讨背景由于成像的相对挪动：如相机的抖动，被摄物体的高速挪动由于成像的相对挪动：如相机的抖动，被摄物体的高速挪动等使图像产生的运动模糊是常见的图像降质缘由等使图像产生的运动模糊是常见的图像降质缘由.

2、.根据运动模糊的特点，经过一定算法构建与退化模型类似的根据运动模糊的特点，经过一定算法构建与退化模型类似的恢复模型，使模糊图像明晰具有重要的现实意义恢复模型，使模糊图像明晰具有重要的现实意义. . 二二. . 本文的主要任务本文的主要任务学习研讨了图像复原领域的相关知识和实际学习研讨了图像复原领域的相关知识和实际改良运用了两种算法对运动模糊图像的降质传送模型改良运用了两种算法对运动模糊图像的降质传送模型进展计算进展计算对相应算法编程实现并根据实验结果对两种算法进展对相应算法编程实现并根据实验结果对两种算法进展分析比较分析比较 原始图像原始图像 f系统降质传送函数系统降质传送函数H噪声噪声n三三

3、. .运动模糊图像的构成运动模糊图像的构成3.1 3.1 图像的运动模糊降质过程图像的运动模糊降质过程: : 模糊图像g如相机等各种成像系统如相机等各种成像系统匀速直线运动模糊匀速直线运动模糊非匀速直线运动模糊非匀速直线运动模糊7070度角度角;30;30像素模糊像素模糊0 0度角高斯模糊度角高斯模糊原始图像原始图像运动模糊运动模糊3.2 3.2 运动模糊图像的类型运动模糊图像的类型: :四四. .运动模糊图像的复原算法运动模糊图像的复原算法4.1 4.1 运动模糊图像的复原过程运动模糊图像的复原过程: :去噪声去噪声n估计降质传送函数估计降质传送函数H复原图像复原图像 f模糊图像模糊图像g运

4、动模糊图像复原的重点和难点是:降质传送函数降质传送函数 ?H如何尽能够准确的估计出2. 2. 刃边函数估计法刃边函数估计法采用两种方法估计运动模糊图像的采用两种方法估计运动模糊图像的4.2 4.2 运动模糊图像的复原算法运动模糊图像的复原算法: :1. PSF(1. PSF(点分散函数点分散函数) )矩阵估计法矩阵估计法降质传送函数降质传送函数H估计模糊方向估计模糊方向thetatheta程度方向估计模糊像素程度方向估计模糊像素lenlen由估计的由估计的thetatheta和和lenlen构造规格化构造规格化PSFPSF矩阵矩阵估计降质传送函数矩阵估计降质传送函数矩阵H H读入运动模糊图像读

5、入运动模糊图像theta=0theta=0theta 0theta 0将模糊图像旋转将模糊图像旋转thetathetaPSFPSF傅立叶变换傅立叶变换根据根据H H对模糊图像维纳滤波复原对模糊图像维纳滤波复原评价复原图像评价复原图像PSNRPSNR适当调整适当调整thetatheta和和lenlen反复反复PSNRPSNR最大最大最正确复原图像最正确复原图像以以MM7030.bmpMM7030.bmp234 176234 176；theta=70theta=70度度;len=30;len=30像素为例：像素为例： 模糊图像模糊图像g g 模糊图像频谱模糊图像频谱G G7070度运动模糊方向度运

6、动模糊方向频谱上和模糊方向垂直的频谱上和模糊方向垂直的一组平行谱线一组平行谱线1.1.运动模糊方向角运动模糊方向角thetatheta的检测的检测1.1 1.1 由模糊图像频谱初估由模糊图像频谱初估: : 从中找出一条最具从中找出一条最具代表性的代表性的( (轨迹像素灰度的梯度幅值最大轨迹像素灰度的梯度幅值最大);); prewitt检测到的特征像素运动轨迹 最具代表性的特征像素运动轨迹最具代表性的特征像素运动轨迹 根据这条运动轨迹上像素点的方向角根据这条运动轨迹上像素点的方向角和这条运动轨迹与程度方向的夹角，综合估计出和这条运动轨迹与程度方向的夹角，综合估计出thetatheta为为: :7

7、02最具代表性运最具代表性运动轨迹动轨迹1.2 1.2 利用利用prewittprewitt算子检测出模糊图像边缘特征像素的运动轨迹算子检测出模糊图像边缘特征像素的运动轨迹; ;模糊图像模糊图像g g 旋转旋转7070度左右度左右旋转后的模糊图像旋转后的模糊图像g g 2.2.运动模糊像素运动模糊像素lenlen的检测的检测2.1 2.1 根据估算的根据估算的thetatheta旋转图像使模糊方向平行旋转图像使模糊方向平行x x轴，将二维问题转化为一维问题轴，将二维问题转化为一维问题: :MM7030.bmpMM7030.bmp的微分自相关鉴别曲线的微分自相关鉴别曲线2.2 2.2 将旋转后的

8、图像在程度方向上逐行一阶微分将旋转后的图像在程度方向上逐行一阶微分, ,再逐行求取自相关再逐行求取自相关; ;最后将微分最后将微分自相关图像的各列求和，得到一条鉴别曲线自相关图像的各列求和，得到一条鉴别曲线; ;那么第一个负尖峰到零点的间隔那么第一个负尖峰到零点的间隔即为模糊像素即为模糊像素. .例图的模糊尺度约为例图的模糊尺度约为 3030像素像素: : 规格化PSF矩阵估计的系统降质函数矩阵估计的系统降质函数矩阵H H谱图谱图 2.3 2.3 由由thetatheta和和lenlen产生规格化的产生规格化的PSFPSF矩阵矩阵: :2.4 PSF2.4 PSF经经FFTFFT，得到降质函数

9、矩阵，得到降质函数矩阵H H估计值估计值: :2.5 2.5 维纳滤波逐行复原模糊图像维纳滤波逐行复原模糊图像 BACK估计模糊图像的估计模糊图像的模糊方向模糊方向thetathetatheta=0theta=0theta 0theta 0读入运动模糊图像读入运动模糊图像将模糊图像旋转将模糊图像旋转thetatheta程度方向上求程度方向上求最大的像素最大的像素1,2N1,2Ngx以像素以像素1 1为中心为中心构造刃边函数构造刃边函数1 1以像素以像素N N为中心为中心构造刃边函数构造刃边函数n n拟合刃边函数拟合刃边函数ESFESFN N条刃边函数相应位置求均值条刃边函数相应位置求均值估计出

10、估计出PSFPSF函数矩阵函数矩阵估计出降质传送函数矩阵估计出降质传送函数矩阵H HPSFPSF傅立叶变换傅立叶变换根据根据H H对模糊图像对模糊图像维纳滤波复原维纳滤波复原得出复原图像得出复原图像对对ESFESF求导求导2.1 2.1 在程度方向寻觅在程度方向寻觅 最大值点，得到四个像素最大值点，得到四个像素 ； ； ； 2.2.模糊图像刃边函数的获得模糊图像刃边函数的获得gxg 57,11858,117g60,118g62,118g程度运动模糊图像程度运动模糊图像MM030.bmp MM030.bmp gx值最大的四个像素点值最大的四个像素点 边缘边缘4 4像素像素以以MM7030.bmp

11、MM7030.bmp234 176234 176；theta=70theta=70度度;len=30;len=30像素为例：像素为例：1.1.运动模糊方向角运动模糊方向角thetatheta的检测的检测1.1 1.1 对模糊方向对模糊方向thetatheta的估计和的估计和PSFPSF矩阵估计法一样矩阵估计法一样0510152025306080100120140160180200pixelvalue0510152025306080100120140160180200pixelvalue0510152025306080100120140160180200pixelvalue05101520253

12、06080100120140160180200pixelvalue0510152025306080100120140160180200pixelvalue拟合刃边函数拟合刃边函数 2.2 2.2 在程度方向上分别以在程度方向上分别以4 4个像素点为中心构造刃边函数并拟合个像素点为中心构造刃边函数并拟合: :0510152025300.000.010.020.030.040.05pixel2.3 2.3 对拟合刃边函数对拟合刃边函数ESFESF进展微分，得到线分散函数进展微分，得到线分散函数LSF;LSFLSF;LSF为为PSFPSF的一维投影，的一维投影，在在 程度方向上程度方向上LSFLSF

13、即为即为PSFPSF，如以下图：，如以下图：估计的系统降质传送函数估计的系统降质传送函数H H 2.4 2.4 将将PSFPSF进展傅立叶变换得到系统降质传送函数进展傅立叶变换得到系统降质传送函数H H，如以下图：，如以下图： 2.5 2.5 维纳滤波逐行复原模糊图像维纳滤波逐行复原模糊图像 五五. .实验结果和对比分析实验结果和对比分析5.1 “PSF5.1 “PSF矩阵估计法复原图像实验矩阵估计法复原图像实验: :实验实验1: 01: 0度角度角;30;30像素模糊图像像素模糊图像MM030.bmpMM030.bmpPSNR=11.1237PSNR=11.1237 复原图像运动模糊图像MM

14、6015.bmp实验实验2: 602: 60度角度角;15;15像素模糊图像像素模糊图像MM6015.bmpMM6015.bmp运动模糊图像MMgass.bmp PSNR=11.0291复原图像 PSNR=11.3739实验实验3: 03: 0度角度角; ;高斯运动模糊图像高斯运动模糊图像MMgass.bmpMMgass.bmp 运动模糊图像MM030.bmp PSNR=11.1237复原图像 PSNR=14.6010 PSNR=14.60105.2 “5.2 “刃边函数法复原图像实验刃边函数法复原图像实验: :实验实验1: 01: 0度角度角;30;30像素模糊图像像素模糊图像MM030.b

15、mpMM030.bmp运动模糊图像MMgass.bmp PSNR=11.0291 PSNR=11.0291复原图像 PSNR=20.5820实验实验2: 2: 高斯运动模糊图像高斯运动模糊图像MMgass.bmpMMgass.bmp运动模糊图像运动模糊图像: :MM030.bmpMM030.bmpMM6015.bmpMM6015.bmpMMgass.bmpMMgass.bmp未复原未复原: :11.123711.123710.032410.032411.029111.0291PSFPSF矩阵估计法矩阵估计法: :22.453422.453426.332026.332011.373911.373

16、9刃边函数法刃边函数法: :14.601014.601020.582020.58205.3 5.3 两种方法复原图像的峰值信噪比两种方法复原图像的峰值信噪比PSNRPSNR如下表如下表: :PSFPSF矩阵估计法矩阵估计法 优点优点: :缺陷缺陷: :对对PSF矩阵的构造方式和匀速直线运动模糊的矩阵的构造方式和匀速直线运动模糊的PSF模型类似模型类似.对匀速直线运动模糊图像的复原结对匀速直线运动模糊图像的复原结果均较理想果均较理想由给定的由给定的thetatheta和和lenlen构造规格化的构造规格化的PSFPSF矩阵来估计矩阵来估计降质函数降质函数H,H,方便快捷方便快捷. .5.4 5.4 经过实验对比发现经过实验对比发现: :刃边函数法刃边函数法 优点优点: :缺陷缺陷: : 对于重度模糊图像对于重度模糊图像, ,模糊方向上刃边函数精度受较模糊方向上刃边函数精度受较大的影响，其复原效果不够理想大的影响，其复原效果不够理想 对运动模糊的详细方式不敏感，对各种运动模糊对运动模糊的详细方式不敏感，对各种运动模糊的顺应性更强的顺应性更强无需知道运动模糊图像的详细降质模型无需知道运动模糊图像的详细降质模型,只需从图只需从图像的刃边函数就可构造像的刃边函数就可构造PSF和估计降质函数和