圖像處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)與分析-物理論文

恢復(fù)技術(shù)可有多種分類方法。在給定模型的條件下，圖像恢復(fù)技術(shù)可分為無(wú)約束和有約束的兩大類。根據(jù)是否需要外來(lái)干預(yù)，圖像恢復(fù)技術(shù)又可分為自動(dòng)和交互的兩大類。另外根據(jù)處理所在域，圖像恢復(fù)技術(shù)還可分為頻域和空域兩大類。許多圖像恢復(fù)技術(shù)借助頻域處理的概念，但越來(lái)越多的空域處理技術(shù)得到應(yīng)用。
如果從廣域的角度上來(lái)看圖像恢復(fù)，它還包括對(duì)在圖像采集過(guò)程中產(chǎn)生的幾何失真（畸變）進(jìn)行校正以及根據(jù)對(duì)物體的多個(gè)投影重建圖像的技術(shù)。前一種情況里將圖像的幾何失真看作是一種退化，對(duì)其較正則看作是一種恢復(fù)過(guò)程。后一種情況里將圖像的投影看作是一種退化過(guò)程，而將重建圖像看作是一種恢復(fù)手段。
一、圖像的退化模型
下面我們先介紹一個(gè)簡(jiǎn)單的圖像退化模型。下圖是一個(gè)簡(jiǎn)單的通用圖像退化模型。
假設(shè)n(x,y)=0，我們來(lái)考慮H可以有以下4個(gè)性質(zhì)：
（1）線性：如果令k1和k2為常數(shù)，f1(x,y)和f2(x,y)為2幅輸入圖像，則：
H[k1f1(x,y)+k2f2(x,y)]=k1H[f1(x,y)]+k2H[f2(x,y)]式2
（2）相加性：式2中如果k1=k2=1，則變成：
H[f1(x,y)+f2(x,y)]=H[f1(x,y)]+H[f2(x,y)]式3
上式指出線性系統(tǒng)對(duì)2個(gè)輸入圖像之和的響應(yīng)等于它對(duì)2個(gè)輸入圖像響應(yīng)的和。
（3）一致性：式2中如果f2(x,y)=0，則變成：
H[k1f1(x,y)]=k1H[f1(x,y)]式4
上式指出線性系統(tǒng)對(duì)常數(shù)與任意輸入乘積的響應(yīng)等于常數(shù)與該輸入的響應(yīng)的乘積。
（4）位置（空間）不變性：如果對(duì)任意f(x,y)以及a和b，有：
H[f(x-a,y-b)]=g(x-a,y-b)式5
上式指出線性系統(tǒng)在圖像任意位置的響應(yīng)只與在該位置的輸入值有關(guān)而與位置本身無(wú)關(guān)。
常見的具體退化模型有：1.非線性退化。攝影膠片的沖洗過(guò)程可用這種模型表示。攝影膠片的光敏特性是根據(jù)膠片上留下的銀密度為曝光量的對(duì)數(shù)函數(shù)來(lái)表示的，光敏特性除中段基本線性外，兩端都是曲線。2.模糊造成的退化。對(duì)許多實(shí)用的光學(xué)成像系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于孔徑衍射產(chǎn)生的退化可用這種模型表示。3.目標(biāo)運(yùn)動(dòng)造成的模糊退化。4.隨機(jī)噪聲的迭加造成的退化。
二、圖像恢復(fù)方法
前面我們已經(jīng)提到，對(duì)于退化的圖像我們有多種恢復(fù)方法。在給定模型的條件下，有無(wú)約束恢復(fù)和有約束恢復(fù)兩種。其中，無(wú)約束恢復(fù)有：逆濾波、消除勻速直線運(yùn)動(dòng)模糊兩種；有約束恢復(fù)有：維納濾波、有約束最小平方恢復(fù)兩種。按是否需要外來(lái)干預(yù)分為自動(dòng)式和交互式恢復(fù)兩種。在具體恢復(fù)工作中常需要人機(jī)結(jié)合，由人來(lái)控制恢復(fù)過(guò)程以達(dá)到一些特殊效果。
下面我們以無(wú)約束恢復(fù)中的逆濾波為例說(shuō)明圖像的恢復(fù)方法。逆濾波器一般情況下我們可以把它看成是一個(gè)函數(shù)M(u,v)。我們也常稱之為恢復(fù)轉(zhuǎn)移函數(shù)，這樣圖像的退化和恢復(fù)模型可用下圖表示：
式中w的選取原則是將H(u,v)為零的點(diǎn)除去。這種方法的缺點(diǎn)是恢復(fù)結(jié)果的振鈴效應(yīng)較明顯。
對(duì)于圖像退化的恢復(fù)方法還有許多，除上述方法外，從視覺效果看，對(duì)圖像的局部增強(qiáng)、彩色增強(qiáng)、圖像的灰度變換、直方圖處理等等的圖像增強(qiáng)技術(shù)也可以得到對(duì)具體應(yīng)用來(lái)說(shuō)視覺效果更“好”，更“有用”。