第7章图像复原2案例.ppt

* 数字图像处理 --------图像复原 图像复原 内容提要: 7.1 图像退化原因与复原技术分类化的数学模型 7.2 逆滤波复原 7.3 约束复原-维纳滤波 7.4 非线性复原方法 7.5 盲图像复原 7.7 几何失真校正 7.7 图像修复技术简介 知识要点 重点了解图像处理的任务、基本的图像处理系统、微机图像处理系统、数字图像的表示、MATLAB图像处理工具箱的初步使用。 图像退化的常见原因 图像退化模型 图像退化与图像增强的关系 线性代数复原 非线性复原 几何失真校正 盲图像复原 MATLAB图像处理工具箱去模糊函数 7.4 非线性复原方法 经典复原滤波器的显著特点 约束方程和准则函数中的表达式都可以改为矩阵乘法。 非线性复原方法 所采用的准则函数都不能进行对角化，因而线性代数的方法在这里是不适用的。 设S是非线性函数，当考虑图像的非线性退化时，图像的退化模型可以表示成 （7.34a） （7.34b） 方法简介 7.4.1 最大后验复原 7.4.2 最大熵复原 1．正性约束条件 2. 最大熵复原原理 3．Friend和Burg复原方法 （1）Friend最大熵复原 （2）Burg最大熵复原 7.4.3 投影复原 7.4.4 同态滤波复原 7.4.4 同态滤波复原 自然景物的图像是由照明函数和反射函数两个分量的乘积所组成。 同态滤波法复原方法是基于图像的乘性结构理论而提出来的。 当降质图像是由两个分量相乘得到时，可先对降质图像取对数，得到两个相加的分量，再进行滤波处理，最后通过指数变换得到复原图像 。 退化图像g(x,y)可以分为两部分乘积，即 g(x,y) = i(x,y) r(x,y) （7.44） 取对数得 log g(x,y) = log i(x,y)+log r(x,y) （7.45） 设同态滤波器冲激响应为l(x,y)，其复原结果 。 同态滤波复原过程可用图7.9所示。 图7.9　同态滤波器复原 同态复原结果 = 10l(x,y)*[log i(x,y)+ log r(x,y)] (7.46) 同态滤波器的传递函数 　（7.47） 同态滤波技术也可以用于图像增强。 采用同态滤波可以实现同态增晰 能使图像的灰度动态范围压缩又能使感兴趣的物体图像灰度级扩展。 7.5 盲图像复原 很多情况下难以确定退化的点扩展函数和噪声的统计特性。 盲图像复原法是在没有图像退化必要的先验知识的情况下，对观察的图像以某种方式提取出退化信息，采用盲去卷积算法对图像进行复原。 对具有加性噪声的模糊图像作盲图像复原的方法有两种： 7.5.1 直接测量法 7.5.2 间接估计法 【例7.3】盲图像进行重建。 （a）原始图像 （b）有噪声模糊图像 图7.10 原始图像及其有噪声模糊化图像 （a）较小的PSF （b）较大的PSF （c）真实的PSF 图7.11 采用不同大小的PSF进行图像复原的效果比较 （a）较大的PSF （b）较小的PSF （c）真实的PSF 图7.12 不同大小PSF的图像比较 7.6 几何失真校正 图像在获取过程中，由于成像系统的非线性、飞行器的姿态变化等原因，成像后的图像与原景物图像相比，会产生比例失调，甚至扭曲。 以上图像退化现象称之为几何失真。 有几何畸变的图像 不但视觉效果不好 而且在对图像进行定量分析时提取的形状、距离、面积等数据也不准确。 7.6.1 典型的几何失真 1．系统失真 光学系统、电子扫描系统失真而引起的斜视畸变、枕形、桶形畸变等，都可能使图像产生几何特性失真。 原图像； (b) 梯形失真； (c) 枕形失真； (d) 桶形失真 图7.13 典型的系统几何失真 2．非系统失真 从飞行器上所获得的地面图像，由于飞行器的姿态、高度和速度变化引起的不稳定与不可预测的几何失真 这类畸变一般要根据航天器的跟踪资料和地面设置控制点办法来进行校正。 几何畸变校正一般分两步来做 几何畸变校正要对失真图像进行精确的几何校正 通常是先确定一幅图像为基准，然后去校正另一幅图像的几何形状