课程设计——抖动图像复原

中北大学信息商务学院 课程 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 说明书 学生姓名：    张世奇 学 号：      1405034129 所在系：电子信息工程        专    业：电子信息工程 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题     目：专业综合实践之多维信息处理部分： 抖动图像复原 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 研究  指导教师：  徐美芳      侯慧玲        职    称:  副教授      讲师        2017  年 12月 25 日 中北大学信息商务学院 课程设计任务书 17/18学年第一学期 所在系：          电子信息工程            专      业：        电子信息工程          课程设计题目： 专业综合实践之多维信息处理部分： 抖动图像复原方法研究      起迄日期：  2017年12月25日～2018年01月05日 课程设计地点：系专业实验室    指导教师：徐美芳  侯慧玲      系主任：王浩全 下达任务书日期:    2017 年12月25日 课 程 设 计 任 务 书 1．设计目的： 图像在拍摄中抖动后会模糊不清，对其复原是改善其不良状况的最好办法。本课题要求同学对图像复原方法进行研究，在此基础上利用编程语言进行图像复原程序编写，实现不同复原效果的比较。 2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）： 1、 查阅资料，学习图像复原基本原理。 2、对原始图像进行模糊处理，然后基于维纳滤波，盲去卷积复原，规则化复原等方法进行复原，进行结果比较。 3、 不同方法的复原结果进行分析比较。 4、要求三位同学各自实现不同部分。 3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕： 设计工作任务： (1) 了解课题背景，掌握基本技术，制定设计思路，写出设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 (2) 完成设计内容：包括算法和程序设计；实验验证及技术改进，写出设计说明书。 (3) 设计答辩。 工作量的要求： (1) 通过查阅资料了解与图像复原相关的基本理论、原理以及技术背景，理解选题意义； (2) 掌握与运动图像恢复相关的基本理论、原理和实现手段； (3) 完成对抖动图像进行复原的算法和实现手段； (4) 通过实验仿真验证算法的可行性； (5) 给出技术总结。   课 程 设 计 任 务 书 4．主要参考文献： [1]陈波.一种新的运动模糊图像恢复方法[J].深圳:深圳大学数学与计算机科学学院,2008. [2]刘刚,王立香,董延.MATLAB数字图像处理[M].机械工业出版社,2010. [3]康实.MATLAB的图像处理工具箱中图像复原函数的比较[J].广州:广东交通职业技术学院,2006. [4]徐志影,李晋平.MATLAB及其在图像处理中的应用[J].徐州:中国矿业大学资源学院,2003. [5]朱光明.数字信号分析与处理.陕西：陕西人民教育出版社，2003. [6]罗鹏飞.随机信号分析与处理.北京：清华大学出版社，2006. [7]徐飞，施晓红.应用图像处理.西安：西安电子科技大学出版社，2002. [8]章毓晋.图像处理和分析[M].清华大学出版社. 5．设计成果形式及要求： 课程设计说明书 仿真结果 6． 工作计划 幼儿园家访工作计划关于小学学校工作计划班级工作计划中职财务部门工作计划下载关于学校后勤工作计划 及进度： 2017年12月25日 ~ 2017年12月 16 日：查阅相关资料 12月17日 ~ 2018年01月02日：设计方案，编写程序并调试 01月03日 ~ 01月05日：完成课程设计说明书 01月05日：答辩 系主任审查意见： 签字： 年月日   目 录 一、设计目的    1 二、设计主要方案及理论介绍    2 1、运动模糊退化模型    2 2、维纳滤波法恢复图像    3 3、图像的复原方法MATLAB 实现    4 3.1、维纳滤波图像复原MATLAB 实现    4 3.2、规则化滤波（最小二乘方）图像复原 MATLAB 实现    5 3.3、Lucy-Richardson 图像复原 MATLAB 实现    6 3.4、盲去卷积图像复原 MATLAB 实现    7 三、设计主要步骤    8 四、运行结果    10 1、图像复原的四种函数    10 2、抖动图像复原    12 五、设计评述    14 六、参考文献    15 附录    16 1、图像复原的四种函数    16 2、抖动图像复原    19 一、设计目的 在人们的日常生活中，常常会接触很多的图像画面，而在景物成像的过程中有可能出现模糊，失真，混入噪声等现象，最终导致图像的质量下降，我们现在把它还原成本来的面目，这就叫做图像还原。引起图像的模糊的原因有很多，举例来说有运动引起的，高斯噪声引起的，斑点噪声引起的，椒盐噪声引起的等等，而图像的复原也有很多，常见的例如逆滤波复原法，维纳滤波复原法，约束最小二乘滤波复原法等等。它们算法的基本原理是，在一定的准则下，采用数学最优化的方法从退化的图像去推测图像的估计问题。因此在不同的准则下及不同的数学最优方法下便形成了各种各样的算法。 图像在拍摄中抖动后会模糊不清，对其复原是改善其不良状况的最好办法。本课题要求同学对图像复原方法进行研究，在此基础上利用编程语言进行图像复原程序编写，实现不同复原效果的比较。 在交通系统、刑事取证中图像的关键信息至关重要，但是在交通、公安、银行、医学、工业监视、军事侦察和日常生活中常常由于摄像设备的光学系统的失真、调焦不准或相对运动等造成图像的模糊，使得信息的提取变得困难。但是相对于散焦模糊，运动模糊图像的复原在日常生活中更为普遍，比如高速运动的违规车辆的车牌辨识，快速运动的人群中识别出嫌疑人、公安刑事影像资料中提取证明或进行技术鉴定等等，这些日常生活中的重要应用都需要通过运动模糊图像复原技术来尽可能地去除失真，恢复图像的原来面目。因此对于运动模糊图像的复原技术研究更具有重要的现实意义。 图像复原是图像处理中一个重要的研究课题。图像在形成、传输和记录的过程中，由于传感器的噪声、摄像机未对好焦、摄像机与物体相对运动、系统误差、畸变、噪声等因素的影响，使图像往往不是真实景物的完善影像。这种图像在形成、传输和记录过程中，由于成像系统、传输介质和设备的不完善，使图像质量下降的过程称为图像的退化。图像复原就是通过计算机处理，对质量下降的图像加以重建或恢复的过程。 图像复原过程一般为：找退化原因→建立退化模型→反向推演→图像复原。 2、设计主要方案及理论介绍 1、运动模糊退化模型 开发算法时，首先要创建图像退化的线性数学模型，接着选择准则函数，并以适当的数学形式表达，然后进行数学推演。推演过程中通常要进行表达形式（即空域形式、频域形式、矩阵-矢量形式或变换域形式）的相互转换，最后得到图像复原算式。 退化数学模型的时域、频域、矢量-矩阵表达形式分别是： 其中： 、 、 、 分别为观测的退化图像、模糊函数、原图像、加性噪声，*为卷积运算符，（x=0,1,2，…，M-1），（y=0,1,2，…，N-1）。 对匀速直线运动而言，退化图像为： 其中 和 分别表示x和y方向的运动分量。并假设退化系统是线性移不变的，光学成像过程是完善的，快门开关是瞬间完成的。 对上式进行傅立叶变换，则得频域表达式为 其中 假设景物只在x方向匀速运动，在T时间内共移动距离是a，即 ， ,则 2、维纳滤波法恢复图像 此方法也叫最小均方误差滤波法，是建立在图像和噪声都是随机过程，图像和噪声不相关，其中之一的均值为零，灰度估计值与退化图像中的灰度值成线性关系。其基本思想是找到原图像 的一个估计 ，使得估计与原图像之间的均方误差在统计意义上最小。 其中 表示数学期望，当上式取得最小值时，所得到的估计值 在频域的表达式为： 其中 是点扩散函数 的傅里叶变换， 是退化函数 的复共轭， 、 分别是噪声和原图像的功率谱。 而在实际当中， 、 未知，特别是 ，上式无法直接运用。解决的方法之一是令 等于某个常数k。上式就成了 在Matlab中有专门的函数可以实现维纳滤波法恢复。wn1=deconvwnr(blurred,h)，参数部分有多种选择的方法，这个表示用真实的点扩散函数进行恢复。 为了对比，可取不同的参数，以及加入噪声，再恢复，噪声可用imnoise或randn函数生成。 3、图像的复原方法MATLAB 实现 MATLAB的图像处理工具箱中提供了四种图像复原的函数，分别利用维纳滤波器（wiener）复原，规则化滤波器（regularized）复原，Lucy-Richardson方法复原和盲反卷积复原。 表1  图像复原的四种函数 函数名 滤波器 deconvwnr 用wiener滤波器实现图像去模糊 deconvreg 用regularized滤波器实现图像去模糊 deconvlucy 用Lucy-Richardson滤波器实现图像去模糊 deconvbind 用盲反卷积算法实现图像去模糊     其中 deconvwnr函数求得的是最小二乘解。 deconvreg函数求得的是一种约束最下二乘解，在使用此函数时若提供一些关于噪声的参数可以减少去模糊过程中噪声的放大作用。 deconvlucy函数使用的是一种快速抑制的Lucy-Richardson方法，经过多次迭代，采用优化技术和泊松统计准则，不需要函数提供模糊图像中关于噪声的额外参数。 使用deconvbind函数时不需要知道真实的点扩散函PSF，使用盲反卷积技术，只需要初始设置一个PSF参数，函数除了返回恢复出的图像外，还返回最后跌倒的点扩散函数PSF。 3.1 、维纳滤波图像复原MATLAB 实现 在知道清晰图像和噪声频率特性的情况下，维纳滤波器被看作是一种有效的图像复原技术，如果没有加性噪声，维纳滤波器方法就退化为倒滤波方法。在MATLAB图像处理工具箱中，使用deconvwnr函数来进行维纳滤波器图像复原，deconvwnr函数的常见调用方法如下： J=deconvwnr（I,PSF）