專利名稱：一種基于各向異性約束的多幀迭代盲解卷積圖像復(fù)原方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及圖像復(fù)原技術(shù)，特別是涉及天文目標的光電 成像觀測與識別中天文點源星體及天文擴展目標的圖像復(fù)原技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
為了給宇宙星體的演化研究提供依據(jù)，同時給天文擴展目標外部形態(tài)及幾何結(jié)構(gòu) 的分析提供支持，人們利用現(xiàn)有的地基光電成像設(shè)備，獲取了大量的天文星體及天文擴展 目標的圖像。但由于這些圖像都是通過地基光電望遠鏡經(jīng)由地球大氣層獲取的，而地球大 氣層隨機變化的湍流結(jié)構(gòu)會使成像出現(xiàn)模糊和降質(zhì)，嚴重影響了所獲取的天文觀測圖像的 質(zhì)量。這使得通過圖像看不清星云團的分布及演變細節(jié)；區(qū)分不出相鄰較近的雙星，無法對 其運行規(guī)律進行分析；同時對天文擴展目標不能通過其觀測圖像判斷其外部形態(tài)與幾何結(jié) 構(gòu)。因此如何克服大氣湍流的影響是提高天文觀測圖像質(zhì)量所必須解決的問題。目前克服大氣湍流的影響，提高天文目標觀測圖像質(zhì)量的方法主要包括自適 應(yīng)光學(xué)(Adaptive Optics,以下簡稱為AO)技術(shù)，斑點成像以及基于數(shù)字技術(shù)的后處理 等三種方法。其中自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)是最有前景的途徑，其基本思想是利用波前傳感器 WFS(WFS-ffave Front Sensor)實時測量光學(xué)遙感器瞳面波前相位誤差，然后將這些測量數(shù) 據(jù)轉(zhuǎn)換成自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的控制信號，對望遠鏡的波前校正器進行實時控制，從而對由大 氣湍流等引起的波前相位畸變進行補償，得到質(zhì)量較好的圖像。但是由于自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng) 自身計算處理能力、閉環(huán)伺服帶寬、非等暈效應(yīng)、波前觀測數(shù)據(jù)誤差以及噪聲等的影響，自 適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的補償或校正僅僅是部分的、不充分的，影像的高頻信息仍然受到嚴重的抑 制和衰減。如果要獲取觀測目標的高清晰圖像，仍然需要對AO校正過的圖像通過解卷積等 技術(shù)進行后處理。因此，無論采用哪種技術(shù)，相應(yīng)的后處理都是必不可少的。傳統(tǒng)的圖像解卷積圖像復(fù)原方法常常假設(shè)光學(xué)系統(tǒng)的點擴散函數(shù)(PSF-Point Spread Function)精確已知。然而在天文觀測中，有關(guān)成像系統(tǒng)PSF的相關(guān)信息是部分 已知或完全未知的，在這種情況下，根據(jù)降質(zhì)圖像復(fù)原出理想圖像的過程就稱為盲解卷積 (BID-Blind Image Deconvolution)。1988年，Ayers和Dainty提出了一種單幀迭代盲解卷積圖像復(fù)原方法 (IBD-Iterative Blind Deconvolution)，該圖像復(fù)原方法由于具有較低的復(fù)雜度而得到 廣泛應(yīng)用；但該圖像復(fù)原方法的收斂性和唯一性不確定，而且復(fù)原結(jié)果對初始估計很敏感。 Christou等人提出了多幀圖像解卷積圖像復(fù)原方法，多幀觀測圖像包含著更多的互補信 息，同時多幀圖像解卷積圖像復(fù)原方法將單幀解卷積圖像復(fù)原方法的“知一求二”的問題轉(zhuǎn) 化為“知M求M+1的問題”，從而大大降低了圖像復(fù)原的病態(tài)性，多幀圖像解卷積的結(jié)果具有 更小的系統(tǒng)誤差范圍和更可靠的復(fù)原結(jié)果。2006年，Y. V. Zhulina將極大似然估計圖像復(fù) 原圖像復(fù)原方法和Ayers-Dainty的IBD圖像復(fù)原方法相結(jié)合，提出了一種多幀迭代盲解卷 積圖像復(fù)原方法(MFIBD-Multi-Frame Iterative Blind Deconvolution)。該圖像復(fù)原方 法原理簡單，能夠處理多種不同類型PSF引起的圖像衰退，同時在迭代過程中除了假設(shè)PSF和圖像灰度值非負之外，不要求其他先驗知識；但是，該圖像復(fù)原方法收斂速度緩慢，并且 對噪聲非常敏感。針對amlina多幀迭代盲解卷積圖像復(fù)原方法的缺點，本文將各向異性擴散(的) 約束的思想應(yīng)用于圖像復(fù)原過程中，對其代價函數(shù)進行改進，加入了各項異性(擴散)正則 化項，改進后的圖像復(fù)原方法既保留了 MFIBD圖像復(fù)原方法原理簡單、容易執(zhí)行的優(yōu)點，同 時又充分利用了圖像自身的結(jié)構(gòu)和細節(jié)信息，提高了圖像復(fù)原方法的抗噪性并改進了復(fù)原 圖像的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于各向異性約束的多幀迭代盲解卷積的圖像復(fù)原方 法，以在沒有任何關(guān)于成像過程的點擴散函數(shù)等信息的情況下，僅根據(jù)觀測目標的多幀觀 測圖像，并利用觀測圖像及點擴散函數(shù)的非負性和點擴散函數(shù)的支持域約束對模糊觀測圖 像進行復(fù)原，還結(jié)合各向異性擴散的思想，自適應(yīng)的根據(jù)圖像的局部信息進行正則化約束， 以提高復(fù)原圖像的質(zhì)量。一種基于各向異性約束的多幀迭代盲解卷積的圖像復(fù)原方法，其中包括如下步 驟
步驟1 )、 設(shè)定迭代次數(shù)M，輸入?yún)⑴c復(fù)原的 K幀觀測傳丨像辦
權(quán)利要求
1. 一種基于各向異性約束的多幀迭代盲解卷積的圖像復(fù)原方法，其特征在于包括如 下步驟步驟1)、設(shè)定迭代次數(shù)M，輸入?yún)⑴c復(fù)原的I幀觀測圖像,其中
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于各向異性約束的多幀迭代盲解卷積的圖像復(fù)原方法，將各向異性正則化的思想引入圖像復(fù)原過程中，本發(fā)明方法可在沒有關(guān)于點擴散函數(shù)任何先驗信息的情況下，僅根據(jù)所獲取的觀測目標的多幀降質(zhì)圖像，利用其觀測圖像的互補信息，圖像灰度值及點擴散函數(shù)的非負約束和點擴散函數(shù)的支持域約束，復(fù)原出觀測目標的高清晰圖像。本發(fā)明方法在復(fù)原過程中能夠根據(jù)圖像的能夠有效利用圖像自身的結(jié)構(gòu)信息，自適應(yīng)的根據(jù)其局部特征調(diào)整各向異性正則化參數(shù)，在保持圖像邊緣信息的同時提高算法的抗噪性。
文檔編號G06T5/50GK102063716SQ20111000630
公開日2011年5月18日 申請日期2011年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月13日
發(fā)明者婁博, 宋向, 楊陽, 王洛飛, 耿則勛, 陳路, 魏小峰 申請人:耿則勛