基于约束共轭梯度的高能闪光照相图像复原算法.PDF

第 卷第 期 强 激 光 与 粒 子 束 ， ２１ ２ Ｖｏｌ．２１ Ｎｏ．２ 　 　 年 月 ， ２００９ ２ ＨＩＧＨ ＰＯＷＥＲＬＡＳＥＲＡＮＤＰＡＲＴＩＣＬＥＢＥＡＭＳ Ｆｅｂ． ２００９ 　 　 文章编号： （ ） １００１４３２２２００９０２０２７７０４ 　 基于约束共轭梯度的高能闪光照相图像复原算法 景越峰， 张小琳， 管永红， 刘瑞根 　 　 　 （中国工程物理研究院 流体物理研究所，四川 绵阳 ６２１９００） 摘 要： 针对闪光照相系统模糊较大、成像信噪比低的特点，提出了一种基于约束共轭梯度的闪光照相 　　 　 　 图像复原算法，将闪光照相图像复原问题转化为一个约束优化问题，引入基于非负、中值滤波和偏微分方程的 光滑约束条件，并利用约束共轭梯度法迭代求最优解。数值试验表明，该算法能较好再现图像边缘信息，复原 出的图像在信噪比和视觉方面都有较大提高。 关键词： 约束共轭梯度； 偏微分方程； 闪光照相； 图像复原 　　 　 　 　 　 中图分类号： ＴＰ３９１ 文献标志码： Ａ 　　 　 　　　　 　 高能闪光照相的重要目标是重建客体的空间密度分布。在模糊、散射、噪声等影响下，高能闪光照相成像 　　 质量较差，这给获得高精度的客体空间密度数据带来严重困难，目前在高能闪光照相的应用中，还没有较为成 熟的图像复原算法。因此，研究有效的高能闪光照相图像复原算法是非常迫切和必要的。图像的复原问题具 ［ ］ １２ 有病态性 ，解决办法一般为在复原算法中应用各种正则化准则，或对复原图像进行约束。由于图像边界和 噪声均为高频成份，这使得抑制噪声与复原图像的边界保持相互矛盾，导致图像复原效果不佳。本文提出了一 种基于约束共轭梯度的高能闪光照相图像复原算法，在算法中综合采用了非负约束、中值虑波和偏微分方程 （ ）光滑约束条件，较为有效地解决了这一问题。 ＰＤＥ １ 图像退化模型 　 图像复原的关键问题在于建立退化模型。对于闪光照相系统，尽管非线性和空间平移变化的模型更具有 　　 普遍性和准确性，但它却常常没有解并且很难用计算机来处理，因此，我们用线性和空间平移不变的闪光照相 系统模型对闪光图像模糊过程加以近似。闪光照相图像退化过程可模型化为：一个输入图像 （，）上的冲 狓 犳 狔 激响应 （，）和加性噪声 （，）联合产生退化图像 （，）。图 表示退化过程中的输入和输出关系。退 犺狓 狀狓 狓 １ 狔 狔 犵 狔 化系统的物理过程，用数学表达式写成如下的形式 （，） （，） （，） （，） （）