运动模糊图像复原算法实现及应用

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1、任务书1、课程设计目的：1）提高分析问题、解决问题的能力，进一步巩固数字图像处理系统中的基本原理与方法。2）熟悉掌握一门计算机语言，可以进行数字图像应用处理的开发设计。2、课程设计的题目：运动模糊图像复原算法实现及应用1）创建一个仿真运动模糊PSF来模糊一幅图像（图像选择原理）。2）针对退化设计出复原滤波器，对退化图像进行复原（复原的方法自定）。3）对退化图像进行复原，显示复原前后图像，对复原结果进行分析，并评价复原算法。3、课程设计方案制定：1）程序运行环境是Windows平台。2）开发工具选用ma

2、tlab、VC++、VB、C#等，建议选用matlab作为编程开发工具，可以达到事半功倍的效果、并降低编程难度。3）以组件化的思想构建整个软件系统，具体的功能模块根据选定的不同题目做合理的划分。4、课程设计的一般步骤：1）选题与搜集资料：选择课题，进行系统调查，搜集资料。2）分析与设计：根据搜集的资料，进行功能分析，并对系统功能与模块划分等设计。3）程序设计：掌握的语言，编写程序，实现所设计的功能。4）调试与测试：自行调试程序，同学之间交叉测试程序，并记录测试情况。5）验收与评分：指导教师对每个成员开

3、发对的程序进行综合验收，综合设计报告，根据课程设计成绩的判定方法，评出成绩。5、要求1）理解各种图像处理方法确切意义。2）独立进行方案的制定，系统结构设计合理。17/171）程序开发时，则必须清楚主要实现函数的目的和作用，需要在程序书写时做适当的注释。目录摘要2一、概述31.1选题背景31.2课程设计目的41.3设计内容5二、图像退化与复原62.1图像退化与复原的定义62.2图像退化模型72.3运动模糊图像复原的方法72.3.1逆滤波复原法82.3.2维纳滤波的原理9三、运动模糊图象复原的matlab

4、实现103.1维纳滤波复原103.2约束最小二乘滤波复原103.3运动模糊图像复原实例11四、课程设计总结与体会14参考文献1617/17摘要随着计算机技术的发展，计算机的运行速度和运算精度得到进一步提高，其在图像处理领域的应用日见广泛。图像复原是数字图像处理的重要组成部分，而运动模糊图像复原又是图像复原中的重要课题之一。本文目的在于将传统的光学理论与正在发展的数字图像处理方法相结合，利用计算机对运动模糊图像进行复原，进一步提高运动模糊图像的复原精度，降低在拍摄过程中对光学设备精度和拍摄人员的要求。可

5、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，具有十分重要的现实意义。关键词:运动模糊;图像复原17/17一、概述1.1选题背景从历史上来看，数字图像处理研究有很大部分是在图像恢复方面进行的，包括对算法的研究和针对特定问题的图像处理程序的编写。数字图像处理中很多值得注意的成就就是在这个方面取得的。在六十年代中期，去卷积(逆滤波)开始被广泛地应用于数字图像恢复。Nathan用二维去卷积的方法来处理由漫游者、探索者等外星探索发射器得到的图像。在同一个时期，采用PSF(PointSpread

6、Function)的解析模型对望远镜图像中由于大气扰动所造成的模糊进行了去卷积处理。从此以后，去卷积就成了图像恢复的一种标准技术。但是这种方法对于噪声很敏感，在噪声较大的情况下，图像恢复的效果不明显。大部分图像中，邻近的像素是高度相关的，同时为了减少噪声的干扰。Pratt提出了提高维纳滤波计算的方法[10，11]。但是维纳滤波只是在最小均方意义下的最优方法，针对某个具体图像，它不一定是恢复图像的最好方法。后来canon提出了功率谱均衡滤波器[12]，它和维纳滤波器类似，但是在某些情况下，它的恢复性能优

7、于维纳滤波器[13]。在轻微模糊和适度噪声条件下，Andrews和Hunt对逆滤波器、维纳滤波器进行了对比研究[s]。其结果表明:在上述条件下，采用去卷积(逆滤波)效果较差;而维纳滤波器会产生超过人眼所希望的严重的低通滤波效应。Andrews提出一种基于线性代数的图像恢复方法[13，14，15]。它为恢复滤波器的数值计算提供了一个统一的设计思路。这种方法可以适用于各种退化图像的复原，但是由于涉及到的向量和矩阵尺寸都非常大，因此线性代数方法可能无法给出一种高效的实现算法。对于随空间改变的模糊，一种直接而

8、且有效的恢复方法是坐标变换恢复。其思想就是通过对退化图像进行几何变换，使得到的模糊函数具有空间不变性。然后采用普通的空间不变恢复方法对其进行恢复，再用一个和先前几何变换相反的17/17逆变换将模糊图像恢复为原始图像。利用这种方法，Huang对彗星图像进行了处理[17]。Sawchuk研究了由于非线性运动、像散和像场弯曲造成的退化图像。对于这些随空间变化的退化图像，在所需的几何变换己知的情况下，恢复是相当有效的。由于许多模糊图像系统实际上是非线性系统，把非