离焦模糊照片的处理算法

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1、2011年河南科技大学数学建模竞赛选拔承诺书我们仔细阅读了数学建模竞赛选拔的规则.我们完全明白，在做题期间不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人研究、讨论与选拔题有关的问题。我们知道，抄袭别人的成果是违反选拔规则的,如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。我们郑重承诺，严格遵守选拔规则，以保证选拔的公正、公平性。如有违反选拔规则的行为，我们将受到严肃处理。我们选择的题号是（从A/B/C中选择一项填写）：A队员签名：1.日期：201

2、1年8月22日172011年河南科技大学数学建模竞赛选拔编号专用页评阅编号（评阅前进行编号）：评阅记录（评阅时使用）：评阅人评分备注17离焦模糊照片的处理算法摘要现如今，人们工作和生活中广泛使用的数码相机就是自动调焦照相机，但是在使用过程中人们仍经常发现拍摄出来的照片中远处的景物比较模糊，这是因为对焦不准确。基于这种情况，本文给出了一种离焦模糊照片清晰化处理的算法。本文首先对离焦模糊成像原因进行分析，得出结论：在一幅照片中，除了处在焦点面上的景物会成清晰像以外，处在其余位置上的景物成的像比较模糊，并随着景物点面得距离加大，模糊逐渐加重。

3、接着建立了基于区域的离焦模糊退化模型。由于图像离焦模糊主要反映在图像边缘特征上，所以本文采用了基于边缘最大梯度的边缘细化方法，运用离焦模糊图像区域分割法，对图像的细节区域进行分类，通过对各区域模糊程度的量化与估计并对数据进行整理，以及对相关公式的推导求解出了图像的点扩展函数，然后运用维纳滤波法对图像进行复原，最后根据此种算法编写Matlab程序使模糊图片清晰化。通过采用维纳滤波算法复原图像，选择不同的离焦半径和维纳滤波常数分析。结果表明：维纳滤波方法可有效消除离焦模糊，具有较好的改善图像复原效果，和较快的速度。图像散焦信息的干扰得到有效

4、排除，噪声得到有效抑制，信噪比得到明显改善。关键词：模糊退化、离焦模糊图像、区域分割、点扩展函数、维纳滤波法17§1问题的重述在平时摄影中常常由于对焦不准确，而拍出模糊的照片。在刑事侦查、卫星探测等领域，都非常需要将一张由于对焦不准确，而拍出模糊的照片还原成清晰的图像。请给出一种算法，把模糊照片还原成清晰的图像。离焦图像的复原在许多应用中有着迫切的需求，如在刑侦取证的实际工作中，由于成像设备对焦不准或者成像区域内存在不同深度的目标，往往面对存在离焦模糊的取证图像，由于离焦量较大，严重降低了图像质量，造成高频分量的衰减或丢失，使得肉眼难以

5、直接判读或识别图像中的细节或关键信息(比如车牌或文字等)，从而导致图像分析或场景理解困难，影响取证工作的开展。因此，研究离焦图像的复原技术从模糊图像中提取更多的有价值信息，具有重要的现实意义。§2问题的分析2.1照相机的成像原理照相机得成像实际上就是凸透镜的成像，它的镜头就是一个凸透镜。照相机与凸透镜相同，都是通过光线的折射来成像的。它依据景物目标里离透镜的距离与透镜的一倍和二倍焦距的关系，分为三种情况：u>2ƒ，ƒ2ƒ时，AB在

6、二倍焦距以外，它所形成的像A´B´在一倍焦距和二倍焦距之间，是倒立、缩小的实像；在ƒ

7、楚两个概念：（1）焦点环：在感光板上形成清晰像的点所形成的以中轴线为圆心的一个圆环；（2）焦点面：用以近似代替焦点环的平行于凸透镜的平面。由光学成像原理可知，一个点光源发出的光经过透镜的折射后，会聚焦于一点。实际上景物也可以作为一个发光体，那么在焦点环内就可以看到一个清晰的景物。使用CAD画焦点面上景物的成像原理图（如下图）。其中u表示像距，v表示物距，P表示目标景物所在的与镜头平行的平面，P上的一点发出的光线经过镜头会聚后会在左实线处。如果把感光板进行前移或后移，就会改变感光板与镜头的距离，这时当距离减小时，光线还没有会聚，会形成一个

8、圆盘状的光斑；当距离增大时，光线会聚到一点后继续发散，同样形成一个圆盘状得光斑。并且随着距离逐渐减小或增大，光斑会随之变大，且成像越来越模糊。对于离焦模糊成像原因进行分析和研究，我们得出结论：在一幅照片中，