[发明专利]一种局部运动模糊图像的复原方法

说明书

本发明涉及图像复原技术领域，具体涉及一种局部运动模糊图像的复原方法，包括以下步骤：A)获得编码曝光的最优快门序列S；B)计算运动目标的PSF像移尺度估计值d；C)采集背景图像G，计算背景图像G与待复原的模糊图像F的差值图像H，D)将差值图像H二值化后作为模板图H′，将模板图H′与F、G分别进行模板运算，得到目标提取图像F′和背景图像P；E)获得F)使用基于student‑t约束的复原方法，得到运动目标清晰图像G)将运动目标清晰图像和背景图像P融合，获得复原图像本发明具有迭代次数少，复原快的技术效果。

技术领域

本发明涉及图像复原技术领域，具体涉及一种局部运动模糊图像的复原方法。

背景技术

运动模糊是光学成像过程中经常会遇到的问题，其产生的原因是在相机曝光过程中由于被拍摄物和相机之间发生了相对位移，造成获取图像的运动模糊，降低了图像分辨率，极大的影响了成像质量。运动模糊图像复原技术，就是在不重新对目标景物拍摄的前提下，利用已有的运动模糊图像，通过对成像物理过程建模和数学求解，将模糊图像恢复为清晰图像，其在民用和军事等领域有着重要的应用价值。

在场景成像获取过程中，对于传统相机曝光模式来说，其相机快门在曝光过程中始终处于开启状态，相当于在时间域上定义了一个盒状滤波器和场景图像进行卷积。在频域上分析可近似为一个低通滤波器，这极大破坏了图像中的高频信息。同时由于外界噪声的加入，使得通过反卷积进行图像的运动模糊复原成为一个病态性问题。编码曝光（CodedExposure, CE）成像技术是Raskar等人在2006年提出的一种计算成像手段，其核心思想是通过在相机曝光过程中预设特定的二进制编码序列来控制相机快门的开启和闭合。相较于传统的相机曝光模式，相当于在时间域上设定了一个宽带滤波器，从频域率分析来看，使得在图像获取过程中尽可能多的保留中高频信息，消除了在频域上的零点部分，实现了复原的可逆化，大大的改善了模糊图像复原的病态性问题。

此外，运动目标场景拍摄时，会出现背景清晰、目标运动的局部运动模糊。大部分的模糊复原算法都是针对全局图像进行模糊复原，并未考虑局部运动模糊复原问题中PSF的空间非一致性。若直接采用全局模糊复原算法，会使得复原图像的背景产生严重的振铃效应，影响了复原图像的质量。需要引入局部运动模糊复原方法，对运动模糊区域和背景清晰区域分别进行处理，以期获得高质量的复原图像。

中国专利CN101504765B，公开日2011年6月8日，一种采用梯度融合技术的运动模糊图像序列的复原方法。其先计算出局部图像中的物体透明度，然后估计模糊退化函数，最后反卷积复原的过程中加入了梯度融合技术消除伪迹的影响。其使用了梯度融合技术来消除反卷积过程中引入的傅立叶振铃伪迹，较以往的复原方法的效果有所提高。但其迭代次数较多，所需复原时间长。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：目前的局部运动模糊图像复原方法效果较差或者迭代次数多的技术问题。提出了一种快速迭代的具有较好清晰度和信噪比的局部运动模糊图像的复原方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种局部运动模糊图像的复原方法，适用于由编码曝光相机采集的局部运动模糊图像，包括以下步骤：A）获得编码曝光的最优快门序列；B）计算运动目标的PSF像移尺度估计值；C）采集背景图像，计算背景图像与待复原的模糊图像的差值图像,,表示矩阵的异或计算；D）将差值图像二值化后作为模板图，将模板图与模糊图像进行模板运算，得到目标提取图像,将模板图与背景图像进行模板运算，得到背景图像；E）将目标提取图像表示为：，其中，为待求解的运动目标图像，为目标提取图像中背景像素被运动目标遮挡的时间占曝光时间的百分比，，获得；F）针对步骤E获得的运动目标图像，使用基于student-t约束的复原方法，得到运动目标清晰图像；G）将运动目标清晰图像和背景图像融合，获得复原图像。

作为优选，在步骤A中使用遗传搜索算法，获得编码曝光的最优快门序列，目标函数为，其中，、为权重系数函数，表示傅里叶变换，表示快门序列S傅里叶变换的频域幅值，函数表示计算方差，，其中，为序列长度，其值由人工设定。