一种快速图像复原算法研究及实现

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1、一种快速图像复原算法研究及实现重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：叶俊指导教师：刘丹平副教授学位类别：工程硕士（电子与通信工程领域）重庆大学通信工程学院二O一六年四月ResearchandImplementationofaFastImageRestorationAlgorithmAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheProfessionalDegreeByYeJunSupervisor:Ass.Prof.L

2、iuDanpingSpecialty:ME(FieldofElectronicsandCommunicationEngineering)CollegeofCommunicationEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril2016重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要本课题来源于项目“基于图像复原技术的远程视频监控系统开发”，其目的是在成像传感器分辨率受限的情况下，通过在视频监控系统中增加图像复原环节，仍可得到高质量的视频。本论文利用图像复原的方法来实现高质量的视频采集。基

3、于点扩散函数的图像解卷积是图像复原的关键，但这种解卷积存在不适定的问题。由于超拉普拉斯模型可以很好拟合自然图像灰度的梯度分布，可利用这种先验来解决反卷积不适定的问题。本论文主要工作和研究成果如下：首先介绍了图像复原技术的国内外研究现状。总结这些研究发现，尽管图像复原技术研究属于当前热点，但是对于工程实现，尤其是利用图像复原技术来实现视频采集的研究较少。然后介绍了基于PSF复原的相关概念，阐述了成像过程的数学模型和利用图像复原的方法实现去除图像模糊的一般思路，介绍了常用的图像解卷积复原算法，并对算法进行了分析。其次论文重点讨论了一种

4、计算量较小的快速图像复原算法。首先分析了现场环境中不同条件下的视频灰度梯度变化；通过比较不同求解PSF方法，选取梯度倒谱方法来估计模糊图像的PSF；然后利用图像复原模型，分析了正则化解卷积算法的重要影响因素α、λ和β，并根据这些影响因素的分析结果对其进行优化，从而得到了计算量较小的高质量复原算法。实验结果表明，在模糊图像信噪比低于33.3dB时，标准盲解卷积算法能复原出较高质量的图像；当信噪比高于33.3dB时，Richardson-Lucy算法复原出的图像质量优于标准盲解卷积算法；当信噪比高于37dB时，快速复原算法复原出的图像

5、质量优于Richardson-Lucy复原算法，对采集图像采用优化算法处理图像的信噪比提高了14.87dB，计算时间减少了5.8%。最后，搭建了基于DM8148处理器为核心的视频采集系统，建立了四核系统开发平台，将本论文算法在该平台上进行了验证。实验结果表明，在成像传感器分辨率受限的情况下，采用本论文快速复原算法可有效实现高清视频采集。关键词：图像复原，超拉普拉斯，正则化，梯度倒谱法，TMS320DM8148I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTThissubjectcomesfromtheproject‘Developm

6、entoftheremotevideosurveillancesystembasedonsuper-resolutiontechnology’,whichthegoalistoaddimagerestorationtovideosurveillancesysteminthecircumstancesofthepoorresolutionoftheimagesensor,thesurveillancesystemcanstillsignificantlygethighqualityvideo.Inthisthesis,weuseim

7、agerestorationmethodstoachievehigh-qualityvideoacquisition.Imagedeconvolutionbasedonthepointspreadfunctionisthekeytorecoveryimage.However,thereisanill-posedproblemwithdeconvolution.AstheHyper-Laplacianmodelcanwellfitnaturalimagegraygradientdistribution,sowecanusethisp

8、rioritosolvetheill-posedproblem.Themainworkandachievementsareasfollows:Firstly,thisthesisreviewsthepresentsituationofimagere