圖像在形成、拍攝、處理等過程中,成像系統(tǒng)、大氣環(huán)境、人為操作和處理方法不完善會(huì)造成圖像細(xì)節(jié)丟失和分辨率下降,制約圖像信息的傳遞和解析。盡管通過改善機(jī)械裝置、增設(shè)光學(xué)器件等硬件可以消除部分模糊。但對(duì)于有些因素來說,它們產(chǎn)生的圖像質(zhì)量退化問題,無論是從硬件上還是環(huán)境上,都很難做到完全規(guī)避,例如光學(xué)系統(tǒng)的衍射極限、大氣湍流的擾動(dòng)以及大氣散射。因而,從數(shù)字圖像處理的角度對(duì)降質(zhì)圖像進(jìn)行恢復(fù),無論是在理論研究上,還是在實(shí)際應(yīng)用上都具有難以替代的價(jià)值。目前,許多圖像復(fù)原算法和方案都是基于特定的假設(shè)條件而提出的,實(shí)際的模糊圖像不一定能夠滿足這些前提條件或者只能滿足部分條件。因此,找到更符合真實(shí)圖像的特征和先驗(yàn)來指導(dǎo)圖像復(fù)原過程是解決復(fù)原問題、提升復(fù)原效果的關(guān)鍵。圖像紋理與圖像中的亮度變化相關(guān),可以表征出圖像的規(guī)則性、粗糙度和對(duì)比度等局部和全局結(jié)構(gòu)特性。從紋理分析的角度對(duì)模糊圖像復(fù)原的理論及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。本文根據(jù)圖像紋理特征,分別改進(jìn)了大氣湍流退化圖像的光學(xué)傳遞函數(shù)估計(jì)模型,約束了運(yùn)動(dòng)退化圖像的反卷積進(jìn)程,分析大氣散射退化圖像內(nèi)容獲取了更準(zhǔn)確的估計(jì)量。首先,本文總結(jié)了圖像... 

【文章來源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)吉林省

【文章頁(yè)數(shù)】：120 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

隨處可見的圖像紋理Figure1.1Imagetextureeverywhere

基于紋理特征的圖像復(fù)原方法研究4湍流效應(yīng)，顯著地提高了大約一個(gè)數(shù)量級(jí)的空間分辨率，達(dá)到或接近其理論上的衍射極限。自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)利用可變形鏡面來削弱大氣擾動(dòng)對(duì)入射波前的影響，補(bǔ)償波前畸變失真，提升光學(xué)系統(tǒng)的性能。它有三個(gè)基礎(chǔ)的組成部分：波前探測(cè)器、波前控制器和波前校正器。圖1.2為自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖。波前探測(cè)器主要是用來探測(cè)入射光的波前畸變，通過相機(jī)拍攝到的參考星星象來推算當(dāng)前的波前斜率。波前控制器通過一系列解算，由波前斜率計(jì)算出波前相位，然后經(jīng)由控制系統(tǒng)將其反饋給波前校正器。波前校正器由多個(gè)變形鏡組成，它按照反饋量調(diào)整變形鏡各個(gè)子模塊來改變反射光束的方向，補(bǔ)償波前的畸變，提高圖像的分辨率。圖1.2自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)Figure1.2Adaptiveopticssystem1976年，第一臺(tái)裝配了自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的3.6米口徑的地基望遠(yuǎn)鏡在智利正式投入使用，這架新技術(shù)望遠(yuǎn)鏡是歐洲南方天文臺(tái)耗費(fèi)七年時(shí)間建造的。隨后，越來越多配備了自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的大型地面光學(xué)/紅外望遠(yuǎn)鏡投入使用，例如8米口徑雙子望遠(yuǎn)鏡、3.6米口徑的加拿大-法國(guó)-夏威夷望遠(yuǎn)鏡、10米口徑的凱克望遠(yuǎn)鏡、8.2米口徑的日本昴星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡等等。雖然自適應(yīng)光學(xué)在天文領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，但自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)需要高頻地調(diào)整變形鏡鏡面形狀，變形鏡一般要求鏡面尺寸很小，所以對(duì)材料的要求很高。此外，為了精確校正失真，波前校正器CameraHigh-resolutionimageBeam-splitterCorrectedwavefrontWavefrontsensorReal-TimecomputerDeformablemirror

第1章緒論7分具有應(yīng)用價(jià)值，其研究成果應(yīng)用于包括但不限于圖像處理、計(jì)算機(jī)視覺、醫(yī)學(xué)和天文成像以及數(shù)字通信等各個(gè)學(xué)科。除了從數(shù)字圖像處理的角度分析運(yùn)動(dòng)模糊問題，研究人員也嘗試從硬件開發(fā)的角度尋求解決運(yùn)動(dòng)模糊問題的方法。去除運(yùn)動(dòng)模糊的傳統(tǒng)方法是將傳感器與被拍攝的場(chǎng)景分開考慮，采用后處理的方式減輕圖像的模糊效果。目前，一些結(jié)合了傳感器設(shè)計(jì)和圖像處理算法的去模糊方法正在開發(fā)中。這些方法要么集成慣性傳感器數(shù)據(jù)，要么由具有不同傳感器特性的多個(gè)攝像機(jī)構(gòu)成混合系統(tǒng)，要么通過編碼曝光攝像機(jī)估計(jì)PSF本身的參數(shù)，均取得了不錯(cuò)的復(fù)原效果。長(zhǎng)期以來，從單幅運(yùn)動(dòng)模糊圖像中恢復(fù)出清晰的圖像一直是一個(gè)熱點(diǎn)問題。圖1.3給出了單幅運(yùn)動(dòng)模糊圖像的復(fù)原效果圖。當(dāng)運(yùn)動(dòng)模糊核或點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)（PSF）可以認(rèn)為是移位不變時(shí)，上述問題稱為圖像反卷積問題。根據(jù)模糊核是否已知，圖像反卷積可以進(jìn)一步分類為盲反卷積和非盲反卷積。(a)運(yùn)動(dòng)模糊圖像(b)PSF(c)復(fù)原結(jié)果圖1.3運(yùn)動(dòng)模糊圖像及復(fù)原結(jié)果Figure1.3Motionblurredimageandrestorationresult在非盲反卷積中，運(yùn)動(dòng)模糊核通�？梢杂善渌绞将@知或計(jì)算，其主要任務(wù)是估計(jì)出清晰的潛在圖像。非盲去卷積算法不但要減少出現(xiàn)在強(qiáng)邊緣附近的振鈴偽像，抑制噪聲還要盡可能節(jié)省計(jì)算量。經(jīng)典的方法，如Wiener濾波、最小二乘濾波、遞歸卡爾曼濾波和Richardson-Lucy（RL）算法，因其簡(jiǎn)單性和高效性而被受研究人員青睞，出現(xiàn)了許多變體[25]。許多反卷積算法通過最小化由數(shù)據(jù)項(xiàng)和正則化（也稱為先驗(yàn)知識(shí)）組成的能量函數(shù)來恢復(fù)運(yùn)動(dòng)模糊圖像。其中，數(shù)據(jù)項(xiàng)量化卷積圖像與模糊的觀察圖像之間的差異，記為：EdataEpriorEdata

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]光學(xué)遙感圖像質(zhì)量提升及評(píng)價(jià)技術(shù)研究[D]. 崔光茫.浙江大學(xué) 2016
[2]大氣退化遙感圖像復(fù)原關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 姜超.解放軍信息工程大學(xué) 2015
[3]運(yùn)動(dòng)模糊圖像全變分復(fù)原理論及關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 石明珠.北京理工大學(xué) 2014
[4]基于傾斜刃邊法的遙感圖像調(diào)制傳遞函數(shù)計(jì)算及圖像復(fù)原技術(shù)研究[D]. 李鐵成.浙江大學(xué) 2011



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