[发明专利]互补模糊图像采集系统及利用该系统的模糊图像恢复方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像视觉增强技术领域，特别涉及一种互补模糊图像采集系统及利用该系统的运动模糊图像恢复方法。

背景技术

运动模糊是在成像过程中普遍存在的现象。位于快速行驶的汽车、飞机或其他飞行器上的相机，在拍摄图像的过程中由于拍摄对象相对速度过快或者拍摄过程中的抖动，使得拍摄的图像产生运动模糊，会严重影响获取图像的质量。实现运动模糊图像的复原，恢复原始的清晰图像，有利于获取更高分辨率的图像细节信息，对于使用基于图像信息进行的后续处理的场合是非常必要的预处理过程。

在运动模糊的研究当中，通常假设得到的模糊图像服从以下成像模型：

B=I⊗K+n]]>

其中，B为获取的模糊图像，I为要恢复的清晰图像，K为模糊核，n为加性噪声。在该模型的定义中，模糊图像由清晰图像与模糊核卷积，再加入噪声而产生。

运动去模糊的问题是在图像获取以后，通过一定的方法获取运动信息，从而最大可能的恢复原始的清晰图像。按照模糊核已知和未知，通常可以分为非盲去卷积和盲去卷积两类。非盲去卷积，即模糊核已知或已通过其他方式求得，由图像去卷积估计清晰图像。传统的方法使用Wiener滤波恢复图像，对噪声的抑制作用比较差。1974年提出的Richardson-Lucy（RL）算法在图像恢复中应用广泛，但是随着迭代次数的增加，恢复图像的振铃效应更加严重，噪声的影响也随之增大。近年来，一些方法使用TV范数、自然图像梯度稀疏、Framelet域变换系数稀疏等作为约束进行图像恢复。由于成像过程中的运动模糊造成图像的高频信息丢失，该问题并不是简单的可逆过程。同时模糊核的频域零点使得图像噪声被放大，并在图像的边缘等不连续处产生严重的振铃效应，图像去卷积的结果往往难以令人满意。

在实际的运动去模糊问题中，模糊核通常是未知的，即盲去卷积问题。这样的图像恢复工作一般可以分成两步来完成：一是运动模糊核的估计；二是已知模糊核的图像去卷积。模糊核的估计方法包括基于单幅图像、两幅图像和多帧图像的运动信息获取。基于单幅图像的运动去模糊是非常欠定的问题，通常是分析模糊图像和清晰图像的特点，得到其分布情况的先验信息作为约束条件添加到图像恢复中。为使获取的信息更为丰富，大量的研究开始针对多幅图像，以获取更佳的恢复结果，如采用同一场景的两幅运动模糊图像，采用一幅运动模糊和一幅低曝光高噪声图像组合，以及采用一个快速CCD和一个慢速CCD同时获取图像等。此类方法连续对场景进行拍摄，要求场景是静态的，并且对图像对准有很高要求，而模糊图像的对准是非常困难的，即使手动调整也很难实现精确的对准。

对于快速行驶的汽车及飞机等载体上的拍摄问题，拍摄对象相对速度过快或者拍摄过程中的抖动，使得模糊核尺度大且比较复杂，基于单幅图像进行图像恢复很难得到理想的结果。同时由于相机相对于场景的快速移动，对同一场景连续拍摄也不能实现。因此，如何实现快速行驶的汽车及飞机等载体上的运动模糊图像的恢复是一个亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种互补模糊图像采集系统及利用该系统的运动模糊图像恢复方法。。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种互补模糊图像采集系统，其包括：分光镜、第一棱镜组合和第二棱镜组合，所述第一棱镜组合装设于第一棱镜支架上，所述第二棱镜组合装设于第二棱镜支架上；所述第一棱镜支架通过第一螺旋高度调节架和第一导轨与基座固定，所述第二棱镜支架通过第二螺旋高度调节架和第二导轨与基座固定，通过对第一螺旋高度调节架和第一导轨位置以及第二螺旋高度调节架和第二导轨位置的调节，使所述第一棱镜组合和第二棱镜组合的光心处于同一水平高度，并且使第一棱镜组合和第二棱镜组合的工作面相互平行；所述分光镜位于所述第一棱镜组合和第二棱镜组合的光路上，入射光线经分光镜分为两路，一路经第一棱镜组合实现光路旋转90°，另一路经第二棱镜组合实现像旋转90°。

本发明的互补模糊图像采集系统的两组棱镜的成像平面并排排列，可以使用一部相机同时采集到同一场景的两幅具有90°旋转关系的图像，进行图像恢复时更加简单、准确、有效。