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数字图像运动模糊的恢复算法,40页共计17865字摘要在用相机拍摄景物期间，如果相机与景物之间存在相对运动就会造成照片的模糊，称之为运动模糊。运动模糊是成像过程中普遍存在的问题，在飞机或宇宙飞行器上拍下来的照片，用照相机拍摄高速运动物体的照片均可能存在这种现象。运动模糊图像的恢复是图像恢复中的主要课题之一，可广泛用于天文...
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数字图像运动模糊的恢复算法
40页共计17865字
摘 要
在用相机拍摄景物期间，如果相机与景物之间存在相对运动就会造成照片的模糊，称之为运动模糊。运动模糊是成像过程中普遍存在的问题，在飞机或宇宙飞行器上拍下来的照片，用照相机拍摄高速运动物体的照片均可能存在这种现象。运动模糊图像的恢复是图像恢复中的主要课题之一，可广泛用于天文军事、道路交通、医学图像、工业控制及侦破等领域，具有重要的现实意义。
本文深入分析与研究了运动模糊图像的成像原理，从运动模糊图像的一般情况出发，建立匀速直线运动模糊图像的退化模型及其恢复模型，并进一步从像素运动的角度出发，建立变速直线运动模糊图像的退化模型及其恢复模型。基于此，作者结合数字图像处理的知识将此算法进行计算机仿真实验，并对恢复结果进行误差分析，验证了算法的准确性，同时表明使用空间域恢复方法恢复运动模糊图像能收到令人满意的效果。
目录
1 绪论 1
1.1 研究背景与意义 1
1.2 国内外相关研究现状 2
1.3 本文研究思路与结构 4
2 数字图像处理预备知识 5
2.1 信号与系统 6
2.1.1 信号及其描述 6
2.1.2 单位冲激信号及其性质 6
2.1.3 信号的卷积运算 7
2.2 图像中的基本概念 8
2.2.1 数字图像的描述 8
2.2.2 彩色图和灰度图 8
2.2.3 采样离散化 9
2.3 图像的傅立叶变换 10
2.3.1 连续和离散傅立叶变换 10
2.3.2 相关傅立叶变换性质 11
2.4 图像恢复质量的评价 12
3 图像恢复 12
3.1 退化模型 12
3.1.1 H系统定义 13
3.1.2 连续退化模型 14
3.1.3 离散退化模型 15
3.2 经典恢复滤波器 17
3.2.1 逆滤波 17
3.2.2 维纳滤波 18
4 运动模糊图像的恢复 20
4.1 匀速直线运动模糊图像的恢复 20
4.1.1 退化模型 20
4.1.2 恢复原理 20
4.1.3 计算机仿真实验 25
4.1.4 结果分析 27
4.2 变速直线运动模糊图像的恢复 28
4.2.1 退化模型 28
4.2.2 恢复原理 31
4.2.3 计算机仿真实验 32
4.2.4 结果分析 33
5 总结 34
参考文献 35
【关键词】数字图像；运动模糊；匀速模糊；变速模糊；恢复
参考文献
[1] 阮秋琦. 数字图像处理学. 北京: 电子工业出版社, 2001
[2] 赵荣椿. 数字图像处理导论. 西安: 西北工业大学出版社, 1999
[3] K.R.Castleman. 数字图像处理[M]. 北京: 电子工业出版社, 2002:324-334.
[4] Likhterov, Boris, Kopeika, Norman S. Motion-blurred image restoration using modified inverse all-pole filters. Proceedings of SPIE-The International Society for Optical Engineering, 2002:56-62.
[5] 刘政凯, 瞿建雄. 数字图像恢复与重建[M]. 合肥: 中国科学技术大学出版. 华北工学院学位论文社, 1989:148-182.
[6] Wu W, Kundu A. Image estimation using fast modified reduced update Kalman filter. IEEE Transactions on Signal Processing, 1992, 40(4):915-926.
[7] 陆俊, 舒志龙, 阮秋琦. 基于尺度旋转的图像恢复研究[J]. 通信学报, 2000, 21(7):67-71.
[8] TAYLOR W F. The Geometry of Computer Graphics[M]. Wadsworth Inc, 1992:260-293.
[9] 樊小红, 刘勇顺. 基于遗传算法的交通监控图像模糊恢复[J]. 交通与计算机, 2001:97-98.
[10] 吴娜, 郭景富, 谷德山. 一种基于遗传算法的图像恢复[J]. 信息技术, 2003, 27(1):28-30.
[11] 苏秉华, 金伟其, 牛丽红, 刘广荣, 刘明奇. 基于约束的泊松最大后验概率超分辨率图像复原法[J]. ACTA PHOTONICA SINICA, 2002, 31(4):492-496.
[12] A.J.Patti, M.I.Sezan A.M.Tekalp. Superresolution Video Reconstruction with Arbitrary Sampling Lattices and Nonzero Aperture Time. IEEE Trans, 1997, 6(8):1064-1076.
[13] Elad M Feuer A. Restoration of a Single Superresolution Image from Several Blurred Noisy and Undersampled Measured Images. IEEE Trans, 1997, 6(12):1646-1658.
[14] Zhou Y T Chfellappa R Vaid A et al. Iamge restoration using a neural network. IEEE Transactions on ASSP, 1988, 36(7):1141-1151.
[15] J.K.Paik, A.K.Katsaggelos. Iamge restoration using a modified Hopfield network. IEEE Transactions on Image Processing, 1992, 1(1):49-63.
[16] Chua L O, Yang L. Cellular neural network: Theory[J]. IEEE Transactions on Circuits and System, 1988, 35(10):1257-1272.
[17] 汪海明, 赵建业, 程承旗, 余道衡. 细胞神经网络图像恢复新方法的研究[J]. 计算机工程与应用, 2003, 8:4-6.
[18] 黄传军, 汪海明, 余道衡. 一种新的细胞神经网络算法在图像处理中的应用[C]. 华北工学院学位论文. 中国航空学会第五届信号与信息处理学术会议, 2001:171-174.
[19] Masahiko H., Aoki T. Morimitsu H et a1.Implementation of reaction-diffusion cellular automata. Circuits and Svstems I: Fundamental Theory and Applications[J]. IEEE Transactions on, 2002, 49(4): 10-16.
[20] 柏森, 张邦礼, 曹长修. 神经网络图像复原方法的研究进展[J]. 中国图像图形学报, 2002, 7(11):1105-1112.
[21] 郑方, 章毓晋. 数字信号与图像处理. 北京: 清华大学出版社, 2006:14-33.
[22] 章毓晋. 图像工程(上册)图像处理和分析. 北京: 清华大学出版社, 2000
[23] 王旭辉. 运动模糊图像的快速恢复. 上海大学, 测试计量技术仪器专业, 2001:1-10.
[24] K.R.Castleman. 数字图像处理. 北京: 电子工业出版社, 2002:324-334.
[25] 徐飞, 施晓红. MATLAB应用图像处理. 西安: 西安电子科技大学出版社. 华北工学院学位论文, 2002:47-53.
[26] Sang Kyu Kang, Min Ji Hong, Joon Ki Paik. Simultaneous digital focusing and motion blur removal using segmentatin-based adaptive regularization. Proceedings of SPIE-The International Society for Optical Engineering, 2001:776-786.
[27] Cai, Li-Dong, Zheng, Ji-Wen. Image blur caused by uniform linear motion and its removal using traveling wave equation and Hough transform. Proceeding of SPIE-The International Society for Optical Engineering, 2002:268-275.
[28] 贺建峰, 肖楠楠, 陈钢. 运动图像的模糊与恢复. 昆明理工大学学报, 1997:132-136.
[29] 戴祯杰, 岑磊. 运动模糊图像的复原. 广西教育学院学报, 2002:53-57.
[30] Gonzalez R, Woods R. Digital Image Processing. Addison-Wesley Publishing, 1992:20-30.
40页共计17865字
摘 要
在用相机拍摄景物期间，如果相机与景物之间存在相对运动就会造成照片的模糊，称之为运动模糊。运动模糊是成像过程中普遍存在的问题，在飞机或宇宙飞行器上拍下来的照片，用照相机拍摄高速运动物体的照片均可能存在这种现象。运动模糊图像的恢复是图像恢复中的主要课题之一，可广泛用于天文军事、道路交通、医学图像、工业控制及侦破等领域，具有重要的现实意义。
本文深入分析与研究了运动模糊图像的成像原理，从运动模糊图像的一般情况出发，建立匀速直线运动模糊图像的退化模型及其恢复模型，并进一步从像素运动的角度出发，建立变速直线运动模糊图像的退化模型及其恢复模型。基于此，作者结合数字图像处理的知识将此算法进行计算机仿真实验，并对恢复结果进行误差分析，验证了算法的准确性，同时表明使用空间域恢复方法恢复运动模糊图像能收到令人满意的效果。
目录
1 绪论 1
1.1 研究背景与意义 1
1.2 国内外相关研究现状 2
1.3 本文研究思路与结构 4
2 数字图像处理预备知识 5
2.1 信号与系统 6
2.1.1 信号及其描述 6
2.1.2 单位冲激信号及其性质 6
2.1.3 信号的卷积运算 7
2.2 图像中的基本概念 8
2.2.1 数字图像的描述 8
2.2.2 彩色图和灰度图 8
2.2.3 采样离散化 9
2.3 图像的傅立叶变换 10
2.3.1 连续和离散傅立叶变换 10
2.3.2 相关傅立叶变换性质 11
2.4 图像恢复质量的评价 12
3 图像恢复 12
3.1 退化模型 12
3.1.1 H系统定义 13
3.1.2 连续退化模型 14
3.1.3 离散退化模型 15
3.2 经典恢复滤波器 17
3.2.1 逆滤波 17
3.2.2 维纳滤波 18
4 运动模糊图像的恢复 20
4.1 匀速直线运动模糊图像的恢复 20
4.1.1 退化模型 20
4.1.2 恢复原理 20
4.1.3 计算机仿真实验 25
4.1.4 结果分析 27
4.2 变速直线运动模糊图像的恢复 28
4.2.1 退化模型 28
4.2.2 恢复原理 31
4.2.3 计算机仿真实验 32
4.2.4 结果分析 33
5 总结 34
参考文献 35
【关键词】数字图像；运动模糊；匀速模糊；变速模糊；恢复
参考文献
[1] 阮秋琦. 数字图像处理学. 北京: 电子工业出版社, 2001
[2] 赵荣椿. 数字图像处理导论. 西安: 西北工业大学出版社, 1999
[3] K.R.Castleman. 数字图像处理[M]. 北京: 电子工业出版社, 2002:324-334.
[4] Likhterov, Boris, Kopeika, Norman S. Motion-blurred image restoration using modified inverse all-pole filters. Proceedings of SPIE-The International Society for Optical Engineering, 2002:56-62.
[5] 刘政凯, 瞿建雄. 数字图像恢复与重建[M]. 合肥: 中国科学技术大学出版. 华北工学院学位论文社, 1989:148-182.
[6] Wu W, Kundu A. Image estimation using fast modified reduced update Kalman filter. IEEE Transactions on Signal Processing, 1992, 40(4):915-926.
[7] 陆俊, 舒志龙, 阮秋琦. 基于尺度旋转的图像恢复研究[J]. 通信学报, 2000, 21(7):67-71.
[8] TAYLOR W F. The Geometry of Computer Graphics[M]. Wadsworth Inc, 1992:260-293.
[9] 樊小红, 刘勇顺. 基于遗传算法的交通监控图像模糊恢复[J]. 交通与计算机, 2001:97-98.
[10] 吴娜, 郭景富, 谷德山. 一种基于遗传算法的图像恢复[J]. 信息技术, 2003, 27(1):28-30.
[11] 苏秉华, 金伟其, 牛丽红, 刘广荣, 刘明奇. 基于约束的泊松最大后验概率超分辨率图像复原法[J]. ACTA PHOTONICA SINICA, 2002, 31(4):492-496.
[12] A.J.Patti, M.I.Sezan A.M.Tekalp. Superresolution Video Reconstruction with Arbitrary Sampling Lattices and Nonzero Aperture Time. IEEE Trans, 1997, 6(8):1064-1076.
[13] Elad M Feuer A. Restoration of a Single Superresolution Image from Several Blurred Noisy and Undersampled Measured Images. IEEE Trans, 1997, 6(12):1646-1658.
[14] Zhou Y T Chfellappa R Vaid A et al. Iamge restoration using a neural network. IEEE Transactions on ASSP, 1988, 36(7):1141-1151.
[15] J.K.Paik, A.K.Katsaggelos. Iamge restoration using a modified Hopfield network. IEEE Transactions on Image Processing, 1992, 1(1):49-63.
[16] Chua L O, Yang L. Cellular neural network: Theory[J]. IEEE Transactions on Circuits and System, 1988, 35(10):1257-1272.
[17] 汪海明, 赵建业, 程承旗, 余道衡. 细胞神经网络图像恢复新方法的研究[J]. 计算机工程与应用, 2003, 8:4-6.
[18] 黄传军, 汪海明, 余道衡. 一种新的细胞神经网络算法在图像处理中的应用[C]. 华北工学院学位论文. 中国航空学会第五届信号与信息处理学术会议, 2001:171-174.
[19] Masahiko H., Aoki T. Morimitsu H et a1.Implementation of reaction-diffusion cellular automata. Circuits and Svstems I: Fundamental Theory and Applications[J]. IEEE Transactions on, 2002, 49(4): 10-16.
[20] 柏森, 张邦礼, 曹长修. 神经网络图像复原方法的研究进展[J]. 中国图像图形学报, 2002, 7(11):1105-1112.
[21] 郑方, 章毓晋. 数字信号与图像处理. 北京: 清华大学出版社, 2006:14-33.
[22] 章毓晋. 图像工程(上册)图像处理和分析. 北京: 清华大学出版社, 2000
[23] 王旭辉. 运动模糊图像的快速恢复. 上海大学, 测试计量技术仪器专业, 2001:1-10.
[24] K.R.Castleman. 数字图像处理. 北京: 电子工业出版社, 2002:324-334.
[25] 徐飞, 施晓红. MATLAB应用图像处理. 西安: 西安电子科技大学出版社. 华北工学院学位论文, 2002:47-53.
[26] Sang Kyu Kang, Min Ji Hong, Joon Ki Paik. Simultaneous digital focusing and motion blur removal using segmentatin-based adaptive regularization. Proceedings of SPIE-The International Society for Optical Engineering, 2001:776-786.
[27] Cai, Li-Dong, Zheng, Ji-Wen. Image blur caused by uniform linear motion and its removal using traveling wave equation and Hough transform. Proceeding of SPIE-The International Society for Optical Engineering, 2002:268-275.
[28] 贺建峰, 肖楠楠, 陈钢. 运动图像的模糊与恢复. 昆明理工大学学报, 1997:132-136.
[29] 戴祯杰, 岑磊. 运动模糊图像的复原. 广西教育学院学报, 2002:53-57.
[30] Gonzalez R, Woods R. Digital Image Processing. Addison-Wesley Publishing, 1992:20-30.
