圖像處理技術(shù)實現(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)可分為無約束和有約束的兩大類。根據(jù)是否需要外來干預(yù)，圖像恢復(fù)技術(shù)又可分為自動和交互的兩大類。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看圖像恢復(fù)，它還包括對在圖像采集過程中產(chǎn)生的幾何失真（畸變）進行校正以及根據(jù)對物體的多個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，對其較正則看作是一種恢復(fù)過程。后一種情況里將圖像的投影看作是一種退化過程，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簡單的圖像退化模型。下圖是一個簡單的通用圖像退化模型。
假設(shè)n(x,y)=0，我們來考慮H可以有以下4個性質(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2個輸入圖像之和的響應(yīng)等于它對2個輸入圖像響應(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數(shù)函數(shù)來表示的，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。對許多實用的光學(xué)成像系統(tǒng)來說，由于孔徑衍射產(chǎn)生的退化可用這種模型表示。3.目標(biāo)運動造成的模糊退化。4.隨機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，有無約束恢復(fù)和有約束恢復(fù)兩種。其中，無約束恢復(fù)有：逆濾波、消除勻速直線運動模糊兩種；有約束恢復(fù)有：維納濾波、有約束最小平方恢復(fù)兩種。按是否需要外來干預(yù)分為自動式和交互式恢復(fù)兩種。在具體恢復(fù)工作中常需要人機結(jié)合，由人來控制恢復(fù)過程以達到一些特殊效果。
下面我們以無約束恢復(fù)中的逆濾波為例說明圖像的恢復(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)為零的點除去。這種方法的缺點是恢復(fù)結(jié)果的振鈴效應(yīng)較明顯。
對于圖像退化的恢復(fù)方法還有許多，除上述方法外，從視覺效果看，對圖像的局部增強、彩色增強、圖像的灰度變換、直方圖處理等等的圖像增強技術(shù)也可以得到對具體應(yīng)用來說視覺效果更“好”，更“有用”。