医学图像处理第九讲 图像复原

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1、医学图像处理MedicalImageProcessing主讲：何琳E-mail:tinklerain@126.comTel:13783100019医学技术与工程学院在生活的其它方面，某种程度的单调、机械是必须忍受的，但是思想决不能包括在内。—王小波≪思维的乐趣≫主要内容：1图像复原的基本概念；2图像退化/复原过程的模型；3噪声模型；4只存在噪声的图像复原；5退化噪声图像的复原；第五章　图像复原*主要内容：1图像复原的基本概念；2图像退化/复原过程的模型；3噪声模型；4只存在噪声的图像复原；5退化噪声图像的复原；第五章　图像复原*图像复原（ImageRestoration）目的：改善退

2、化图像的质量并尽可能恢复原图像；退化现象：由场景得到的图像没能完全地反映场景的真实内容，产生了图像模糊、失真、噪声……图像复原（ImageRestoration）典型的退化类型：噪声污染、边缘模糊、运动模糊。图像退化原因：成像设备与物体的相对运动（聚焦不准）、传感器特性的非线性、感光胶卷的非线性和胶片颗粒噪声……图像复原：明确图像退化原因，建立退化的数学模型，沿逆过程恢复图像。图像复原（ImageRestoration）图像复原（ImageRestoration）图像复原（ImageRestoration）图像复原（ImageRestoration）图像复原vs.图像增强：相同之处：

3、改进输入图像的视觉质量不同之处：图像增强不考虑退化原因，用试探的方法得到改善的图像，其过程带有很强的主观性；图像复原考虑退化原因，根据退化模型得到改善的图像，其过程是客观的；主要内容：1图像复原的基本概念；2图像退化/复原过程的模型；3噪声模型；4只存在噪声的图像复原；5退化噪声图像的复原；第五章　图像复原*图像退化/复原过程的模型*图象退化/恢复过程模型（假定已有退化过程H和加性噪声的一些知识）：f(x,y)退化函数H+g(x,y)n(x,y)恢复滤波器f(x,y)的最优估计退化过程恢复过程图像退化/复原过程的模型*从中可以看出，图像的退化可以看作是退化系统的空间表达式h(x,y)

4、与原图像f(x,y)的卷积（再加上噪声），所以图像恢复也称为图像去卷积(deconvolution)，而在恢复过程中所使用的滤波器也称为去卷积滤波器。H(u,v)称为退化系统的传递函数，从频率域角度看，它使图像退化，因而反映了成像系统的性能。H(u,v)可通过关于退化过程的先验知识得到。主要内容：1图像复原的基本概念；2图像退化/复原过程的模型；3噪声模型；4只存在噪声的图像复原；5退化噪声图像的复原；第五章　图像复原*噪声模型噪声(Noise)：最常见的图像退化因素之一，是一种外部干扰；图像中不希望有的部分、图像中不需要的部分。产生图像噪声的过程：图像采集、图像数字化或图像传输噪声

5、可以看作灰度随机变量，用概率密度函数PDF来描述；一些重要的噪声类型：高斯噪声、瑞利噪声、指数噪声、均匀噪声、脉冲(椒盐)噪声、周期噪声。噪声模型─高斯噪声又称正态噪声：其中：z是灰度级μ是z的均值σ是z的方差μ=0σ=0.01噪声模型─瑞利噪声其PDF为：其中：a=0b=1噪声模型─指数噪声其PDF为：其中：a=1噪声模型─均匀噪声其PDF为：其中：a=0b=1噪声模型─脉冲(椒盐)噪声其PDF为：由于脉冲噪声相对于图像强度大得多，通常被数字化成图像的极值（纯黑或白）；又可分为胡椒噪声、盐噪声和椒盐噪声a=1b=0Pa=0.05Pb=0a=1b=0Pa=0Pb=0.01噪声模型─脉

6、冲(椒盐)噪声其PDF为：由于脉冲噪声相对于图像强度大得多，通常被数字化成图像的极值（纯黑或白）；又可分为胡椒噪声、盐噪声和椒盐噪声a=1b=0Pa=0.05Pb=0.05噪声模型─周期噪声周期噪声主要来自电子机械的干扰，通常由各种不同频率的正弦波或余弦波组成，对图像中的每一种频率的正弦噪声，其频率域变换表现为一对相对于频率域原点对称的脉冲。因此，周期噪声很容易通过频率域滤波方法滤除。噪声模型─噪声参数估计对周期噪声，从图像傅立叶变换的频谱尖峰就能估计；有些噪声参数可以直接从成像传感器的产品说明书上得到；通常的方法是选择带噪声图像的一块小的背景灰度近似为常数的区域来估计。此时，图像灰

7、度的变化主要由噪声来产生。通过直方图来估计形状与方差和均值参数，再通过二者来计算参数a和b。噪声模型─噪声参数估计主要内容：1图像复原的基本概念；2图像退化/复原过程的模型；3噪声模型；4只存在噪声的图像复原；5退化噪声图像的复原；第五章　图像复原*只存在噪声的图像复原*当图像中唯一存在的退化是噪声时，上式变为：此时图像的复原可通过空间滤波来实现；若是周期噪声则可通过频域滤波来实现。只存在噪声的图像复原─均值滤波器P120表5.2Sxy表示中心在（x,y)