旋轉(zhuǎn)運(yùn)動模糊圖像復(fù)原及電子穩(wěn)像技術(shù)研究.pdf

1、運(yùn)動模糊圖像處理和電子穩(wěn)像技術(shù)是圖像處理學(xué)科十分重要的兩個分支。在各種惡劣的現(xiàn)場條件中，由于攝像裝置或者被攝物體本身的各種不規(guī)則隨機(jī)運(yùn)動，會造成所獲的圖像產(chǎn)生質(zhì)量上的退化，或者圖像序列之間的不穩(wěn)定變化，給后期的進(jìn)一步處理和觀察造成極大困難，因此需要對獲得的圖像進(jìn)行復(fù)原和穩(wěn)像的處理。因此，運(yùn)動模糊圖像復(fù)原和電子穩(wěn)像技術(shù)在諸如電視制導(dǎo)、機(jī)器視覺、視頻監(jiān)控等等領(lǐng)域中都有著廣泛的實(shí)際應(yīng)用，對進(jìn)一步的圖像識別和視頻分析都有著重要意義。
　　

2、 在運(yùn)動模糊圖像處理中，目前的研究多是基于像平面一致和線性的模糊疊加，對于空間可變的模糊情況涉及較少，特別是對于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動模糊，傳統(tǒng)的做法是采用空間幾何變換，將圖像轉(zhuǎn)換到極坐標(biāo)域，再以一般的運(yùn)動模糊處理。由于幾何變換需要大量的插值運(yùn)算，不但大大增加了算法處理的時間和空間復(fù)雜度，而且引入了大量的處理誤差，處理效果很不理想。另一方面，在逆濾波病態(tài)性的修復(fù)方面，目前大多是采用頻域的維納濾波或者卡爾曼濾波。由于頻域的處理需要兩次大量的傅立葉變換

3、運(yùn)算，運(yùn)算量十分可觀，而空間域的約束最小二乘濾波同樣存在高階矩陣乘除運(yùn)算問題，復(fù)雜度高，不適于實(shí)時性要求比較高的場合。
　　 本文在運(yùn)動模糊圖像復(fù)原方面的主要工作和研究成果有：
　　 1）針對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動模糊的空間可變性，提出了基于模糊路徑的復(fù)原處理方法。根據(jù)成像原理建立了相信的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動模糊模型，對退化模型的循環(huán)矩陣特征進(jìn)行了透徹的分析和數(shù)學(xué)推導(dǎo)，并針對循環(huán)矩陣的特性，引入了信號處理中的對角加載技術(shù)來修復(fù)恢復(fù)過程中的病態(tài)性

4、問題。
　　 2）分析了對角加載技術(shù)在圖像處理中的高頻加強(qiáng)缺陷，并進(jìn)一步提出了改進(jìn)的梯度加載技術(shù)，以修復(fù)恢復(fù)過程的病態(tài)性。該方法是完全空間域的處理方法，不包含復(fù)雜的高階矩陣乘除，復(fù)雜度低。同時針對圖像處理的特點(diǎn)加入適當(dāng)?shù)钠交饔茫瑢υ肼曈泻芎玫囊种菩Ч?。?shí)驗(yàn)的結(jié)果證明了其有效性，抗造性，魯棒性和算法復(fù)雜度低的優(yōu)點(diǎn)。
　　 在電子穩(wěn)像中，當(dāng)前的技術(shù)都是基于二維的平面圖像運(yùn)動模型，可以處理圖像序列中不同幀之間的平移，散焦以

5、及微量的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的穩(wěn)定。目前的穩(wěn)像技術(shù)存在的難點(diǎn)包括：首先對于旋轉(zhuǎn)情況較嚴(yán)重的情況穩(wěn)定比較困難，這一方面是由于旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動估計(jì)比較困難，另一方面在補(bǔ)償?shù)倪^程中二維的運(yùn)動模型是非線性的，求解時需要以旋轉(zhuǎn)情況不嚴(yán)重為假設(shè)進(jìn)行線性近似。另外目前的方法對于多光軸運(yùn)動引起的透視變化無能為力。這是由于傳統(tǒng)的模型是基于二維的平面運(yùn)動模型，假設(shè)為投影點(diǎn)無窮遠(yuǎn)的情況，并不包含三維透視投影平面變化的信息，因此不能處理。
　　 本文在電子穩(wěn)像方面的主要

6、工作和研究成果有：
　　 1）從電子穩(wěn)像的本質(zhì)出發(fā)，針對相機(jī)成像的實(shí)際原理，根據(jù)三維透視投影變換的原則，推導(dǎo)并建立了一種新的運(yùn)動模型。該模型從一般三維空間坐標(biāo)變化出發(fā)，根據(jù)透視投影的原理，進(jìn)行推導(dǎo)和簡化，最終得到自由度為8的運(yùn)動模型。該模型包含了全面的運(yùn)動信息，包括圖像的旋轉(zhuǎn)、散焦、平移以及多光軸運(yùn)動引起的透視變換等。另外它是一個完全線性的模型，求解極其方便，避免了因線性近似引起的誤差。
　　 2）根據(jù)模型求解的要求