基于学习的退化图像复原算法研究

基于学习的退化图像复原算法研究

论文摘要

由于受到多种原因的影响,图像在形成、传输和记录的过程中,其质量不可避免地有所下降,典型表现为图像模糊、失真、有噪声等。因此,图像复原成为数字图像处理领域中的最重要、最基本的研究课题之一。气动光学效应是指带有光学成像探测制导系统的高速飞行器在大气层内飞行时,湍流流场对光学成像探测系统造成热、热辐射和图像传输干扰,引起目标图像偏移、模糊和抖动。为了直观描述气动光学图像模糊变化程度,我们开发了图像退化描述软件,计算其退化特征如偏移指标、抖动指标、模糊指标等参数。支持向量机算法(SVM)是一种建立在结构风险最小化原理基础之上的机器学习算法。基于SVM算法,我们开发了图像复原软件平台,通过对模糊图像、清晰图像采样,交叉验证和参数一致性测试,训练建立图像复原网络模型,实现对单帧图像和序列图像的复原。与传统的维纳滤波复原相比,具有更好的效果。图像清晰度是判定图像复原效果的重要评价标准。Kingsbury提出的双树复数小波变换优于传统离散小波变换,能够表达6个方向的细节信息。利用双树复数小波的多方向性、解析性,我们定义高频分量与低频分量的2-范数比值作为图像清晰度判定准则。与传统的图像清晰度判定函数相比,如灰度方差法、拉普拉斯能量法等,其稳定性与准确性都有很大提高。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究的意义
  • 1.2 本文课题研究的背景
  • 1.3 图象复原技术发展概况
  • 1.4 本文的主要内容
  • 第二章 图像复原技术基础
  • 2.1 引言
  • 2.2 图像退化模型
  • 2.3 图像复原中的病态特性
  • 2.4 线性系统和非线性系统
  • 2.4.1 非线性系统
  • 2.4.2 线性系统
  • 2.4.2.1 连续函数的退化模型
  • 2.4.2.2 离散函数的退化模型
  • 2.5 频域图像复原
  • 2.5.1 逆滤波
  • 2.5.2 维纳滤波
  • 2.5.2.1 维纳滤波的一般形式
  • 2.5.2.2 带形状约束的维纳滤波
  • 2.6 线性代数复原
  • 2.6.1 代数逆滤波
  • 2.6.2 有约束最小二乘滤波
  • 2.7 非线性代数复原
  • 2.7.1 最大熵复原
  • 2.7.2 最大后验概率复原
  • 2.8 迭代盲反卷积复原
  • 第三章 气动光学图像退化特征描述
  • 3.1 引言
  • 3.2 光学传输效应的理论计算
  • 3.3 光学传输效应试验图像的退化特征描述
  • 3.3.1 试验图像偏移指标数据处理
  • 3.3.2 试验图像抖动指标数据处理
  • 3.3.3 试验图像模糊指标数据处理
  • 3.4 图像退化特征描述软件
  • 3.4.1 软件设计流程
  • 3.4.2 软件界面功能介绍
  • 3.4.2.1 图像显示区
  • 3.4.2.2 功能按钮
  • 3.4.2.3 序列图像控制按钮
  • 3.4.2.4 特征参数选择区
  • 3.4.2.5 总控制区
  • 3.4.3 图像退化描述模块的使用说明
  • 3.4.3.1 选择单幅图像
  • 3.4.3.2 选择序列图像
  • 3.4.3.3 其它按钮
  • 3.4.3.4 图像格式
  • 3.5 小结
  • 第四章 基于SVM 的图像复原算法研究
  • 4.1 引言
  • 4.2 机器学习的基本问题
  • 4.2.1 机器学习问题
  • 4.2.2 经验风险最小化
  • 4.2.3 统计学习理论
  • 4.2.3.1 学习过程的一致性条件
  • 4.2.3.2 VC 维
  • 4.2.3.3 推广性的界
  • 4.2.4 结构风险最小化
  • 4.3 支持向量机
  • 4.3.1 最优分类面
  • 4.3.2 核函数
  • 4.4 基于SVM 的图像复原原理介绍
  • 4.5 图像复原软件平台介绍
  • 4.5.1 软件设计流程
  • 4.5.2 图像复原工具界面组成及功能介绍
  • 4.5.3 图像复原工具各模块使用说明
  • 4.6 试验图像复原仿真
  • 4.6.1 风洞图像复原仿真
  • 4.6.2 环境参数与图像复原的关联分析
  • 4.7 小结
  • 第五章 基于双数复数小波变换的图像清晰度判定
  • 5.1 引言
  • 5.2 小波分析的基本理论
  • 5.2.1 从傅立叶变换到小波变换
  • 5.2.2 傅立叶变换
  • 5.2.3 短时傅立叶变换
  • 5.2.4 小波变换
  • 5.2.4.1 连续小波变换
  • 5.2.4.2 离散小波变换
  • 5.3 双树复数小波变换原理
  • 5.3.1 一维双树复数小波变换原理
  • 5.3.2 二维双树复数小波变换原理
  • 5.4 基于DTCWT 的图像清晰度判定
  • 5.4.1 DTCWT 滤波器组的仿真实现
  • 5.4.2 基于DTCWT 的清晰度判定准则的定义
  • 5.4.3 实验及仿真结果
  • 5.5 小结
  • 第六章 总结及展望
  • 6.1 论文的主要工作及创新点
  • 6.2 下一步工作展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读学位期间发表的学术论文目录
  • 相关论文文献

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