基于快速CCD位移探测的运动模糊图像恢复

论文摘要

随着航天技术的发展,对航拍图像的要求也越来越高。但获取高分辨率的图像往往需要较长的曝光时间,如果在曝光过程中被摄物与航天相机之间存在相对运动。则获得的图像会因运动模糊而退化。本文要解决的问题就是找到一种能够恢复已经被模糊的图像的方法。首先介绍了运动模糊图像恢复需要的理论基础,给出了运动模糊的图像退化模型,特别分析了匀速直线运动造成的模糊的特点,以及基于这些特点形成的恢复方法。从理论上推导出了一种新的连续PSF离散化方法,该方法比常用的离散方法更加的精确。找到了适合运动模糊图像恢复的GMG和LS图像质量客观评价方法,与主观评价结果吻合。简单介绍了目前常用的一些图像恢复方法,并对这些方法在不同噪声强度下的性能进行了比较,分析了它们各自可能适用的场合。通过对运动模糊积分过程的分析,得到了一种新的运动模糊PSF的计算公式,即通过相对位移的速度计算PSF。并据此给出了一种运动模糊图像恢复的方法,通过快速CCD在主CCD曝光的过程中获得一系列清晰的较低分辨率的黑白图像序列,并根据这些图像序列计算相对位移信息,最终得到模糊过程的PSF。该方法能够估计变速运动的PSF,突破了目前大多数方法只能估计匀速直线运动模糊PSF的限制,并具有较强的抗噪声能力。利用多线程软件编程实现了对两个CCD的同步曝光控制,用实验验证了本文提出的运动模糊图像恢复方法的有效性,并详细分析了对恢复结果造成影响的主要因素。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外发展现状
• 1.3 论文章节安排
• 第二章 运动模糊恢复理论基础
• 2.1 傅立叶变换
• 2.1.1 连续傅立叶变换
• 2.1.2 离散傅立叶变换
• 2.2 模糊图像退化模型
• 2.2.1 连续退化模型
• 2.2.2 离散退化模型
• 2.2.3 运动模糊的退化模型
• 2.3 运动模糊点扩散函数
• 2.3.1 匀速直线运动模糊的点扩展函数
• 2.3.2 点扩散函数的离散化
• 2.4 一种新的连续 PSF离散化模型
• 2.5 图像质量评价
• 2.5.1 图像的主观评价
• 2.5.2 图像的客观评价
• 2.6 本章小结
• 第三章 常用的运动模糊图像恢复方法
• 3.1 逆滤波恢复
• 3.2 维纳滤波恢复
• 3.3 约束最小二乘方滤波恢复
• 3.4 Lucy-Richardson算法的迭代非线性复原
• 3.5 本章小节
• 第四章 基于位移探测的运动模糊PSF估计
• 4.1 理论推导
• 4.2 仿真验证
• 4.3 抗噪能力
• 4.4 本章小节
• 第五章 实验与分析
• 5.1 实验结果
• 5.2 PSF计算精度的影响因素
• 5.2.1 Lucas-Kanada特征点法的改进
• 5.2.2 离散位移点与时刻的一一对应
• 5.2.3 曲线拟合方式的影响
• 5.3 恢复效果图的影响因素
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 硕士在读期间发表的论文
• 致谢