基于L_p稀疏正则的图像去模糊方法研究

在图像去模糊问题中,图像的模糊核估计是重中之重.通常图像的梯度服从重尾分布这一先验被广泛的运用于图像的模糊核估计中,然而受限于非凸优化的数值求解方法,人们往往采用图像梯度的L1范数或者L2范数来近似,从而构造出计算较为简单的凸优化能量函数来估计模糊核.为此,本文提出一种基于Lp稀疏正则的非凸优化的模糊核估计方法,该方法以服从超拉普拉斯分布的图像梯度的Lp范数为稀疏先验项,有效的提高了先验知识的准确性的同时增强图像的强边缘,抑制了细小边缘对模糊核估计的影响.在对Lp范数的数值求解问题中,本文采用GISA(generalized iterated shrinkage algorithm)可以简单且有效的求得任意p值下的最优解.实验表明与传统方法相比,本文方法有效地提升图像的质量,去模糊后的图像更加清晰.     

基于稀疏先验和相对总变分的图像盲去模糊

在图像盲去模糊中,从单一模糊图像估计模糊核是个严重不适定问题.文中提出了一种基于稀疏先验和相对总变分的图像盲去模糊方法.该方法用权值L0平滑方法自适应地提取图像主体结构,剔除图像噪声、细节和小尺度物体边缘等不利于模糊核估计的因素;用相对总变分方法解决稀疏先验作为正则项估计复杂模糊核所存在的不准确性;用超拉普拉斯先验的正则化方法进行清晰图像估计.实验结果表明,文中算法相对于现有的图像去模糊方法,所估计出的清晰图像具有较好的结构和较少的伪迹,图像复原效果好.     

基于稀疏正则化和渐近边界假设的运动模糊图像盲复原

为了复原因相机抖动而产生的运动模糊图像,提出基于L_p范数和全变分范数的正则化盲复原方法;首先,基于模糊图像的梯度稀疏性建立L_p范数正则化模型,利用全变分范数保持图像的结构信息;然后,根据模糊核稀疏性的先验知识建立模糊核的盲估计模型;最后,提出一种渐近边界假设条件对模糊图像进行扩展以抑制振铃,并通过交替最小化方法分别求解清晰图像和模糊核的估计值。结果表明,所提出的方法简单、可行,具有更好的图像复原效果。     

改进的暗通道运动图像盲复原方法

盲复原方法对于解决现实中图像运动模糊问题具有实用性,而目前运动图像盲复原算法普遍存在图像局部细节丢失、模糊核估值不够准确、复原图像存在噪声与振铃效应的问题。对此,提出了一种在多层交替模糊核框架下的分数阶暗通道点扩展函数估计模型,引入分数阶暗通道先验,在多尺度迭代框架下获取更精确的模糊核估值,降低模糊核估计时图像噪点的干扰,实现模糊图像较高质量的复原。通过实验客观评价指标与主观人眼视觉验证盲复原方法的有效性。     

基于显著性先验的自适应空可变图像去模糊方法

针对图像分块不够合理导致的模糊核估计不精确或计算量较大等问题,提出了一种从单幅空间可变模糊图像中自适应估计清晰图像的方法.首先,采用四叉树分解将空可变模糊图像进行自适应划分,按照模糊核的相似程度确保划分的不同图像块具有不同的模糊核.然后,对于每一个图像块,施加了一种显著性值先验来恢复潜在清晰图像,提取人眼感兴趣的重要部分能够更精确地估计模糊核,并且可以保留更多的图像细节.最后,采用加权窗函数对尺寸大小不同的相邻图像块进行拼接,得到去模糊后的复原图像.实验结果表明:在对空不变和空可变的模糊图像进行去模糊后,与目前的经典方法相比,提出的方法可以得到较好的图像恢复结果.     

基于核偏差估计航天目标退化图像快速反卷积

提出了一种基于核偏差估计的航天目标图像快速盲反卷积算法,基于自然图像的梯度具有长尾分布的特点,引入超拉普拉斯先验,针对模糊航天退化图像模糊核估计不精确的情况,在概率模型里添加一个关于点扩散函数的偏差估计用于补偿已知点扩散函数和真实的点扩散函数之间的误差,以增加算法的鲁棒性.该算法不仅减少了反卷积过程中时间复杂度高的问题,而且相较于其他快速算法更能保证图像恢复质量.该算法与目前图像去模糊方法相比具有较好的性能,并且与传统梯度先验模型在频域求解相比,能有效抑制阶梯效应衍生的截断条纹.     

梯度直方图约束的多尺度块先验模型

块先验模型在图像复原领域取得了较大的成功,但其整体模型强制局部性的缺点,易出现局部伪影、视觉观感较差的问题,提出一种新的集成多尺度块先验和梯度直方图先验的图像复原方法.对原始图像实施滤波和下采样以保持尺度不变性,在多尺度上施加同一局部块模型,即保持块低维模型的简单性,又在图像较大区域实施非局部性;将梯度直方图全局统计先验加入正则约束中,利用Wasserstein距离对复原图像与参考直方图的相似性进行度量.借助半二次分裂和最优传递理论,求解所提出的模型.通过在图像去噪和去模糊实验,相比传统方法无论在客观质量评价还是视觉观感上都更有优势,验证了方法的有效性.     

基于暗通道先验和多方向加权TV的图像盲去模糊方法

针对全变差(TV)正则化图像复原其细节恢复能力有限且对噪声敏感等问题,本文利用多方向边缘检测,对传统TV模型进行改进,得到基于边缘检测的多方向加权TV模型;为了使复原模型更具普适性且提高细节恢复能力,本文将暗通道先验融入上述模型,提出基于暗通道先验和多方向加权TV的图像盲去模糊方法.同时,在模糊核估计过程中,提出了基于自适应强边缘提取的模糊核估计方法,可有效剔除伪边缘、噪声等不利信息,使模糊核估计更具鲁棒性;最后,给出了模糊核估计和去模糊模型的最优化求解算法.实验结果表明,本文方法可准确估计模糊核,复原图像含有更丰富的边缘、纹理等细节特征.     

联合新型分块稀疏表示和梯度先验图像盲复原

针对目前基于稀疏表示的图像盲复原算法计算量大且细节恢复能力有限等问题,提出一种新的图像盲复原方法.首先针对现有稀疏表示模型中重叠分块计算复杂度高的问题,提出一种多模式非重叠分块策略,在每种模式下独立求解复原图像,然后对各模式下复原图像求平均以消除"伪像";另外,用1 2l l范数作为稀疏性度量,将图像梯度稀疏先验融入基于稀疏表示的图像盲复原模型.最后,本文提出了联合新型分块字典稀疏表示和图像梯度稀疏先验的盲复原模型,采取迭代方法交替估计模糊核和待复原图像.实验结果表明,该方法在主观和客观评价下均取得较好的复原结果,并显著降低算法整体复杂度.     

基于RGB通道下模糊核估计的图像去模糊

图像去模糊旨在从受损图像中恢复出清晰图像。由于模糊过程未知,精确地估计出模糊核函数,成为得到清晰复原图像的关键。对于彩色图像来讲,现存的方法只考虑在灰度域估计模糊核。事实上,各个通道的色彩分量图所受到的模糊核函数的影响是不同的。为此,提出一种获得更加精确的模糊核的方法,利用彩色图像的3个色彩通道(RGB channels)代替灰度域分别进行模糊核估计,并将估计出的模糊核应用到基于细稀疏表示的复原模型中进行去模糊处理。仿真实验表明,提出的方法比目前的方法能够获得更好的图像复原效果。     

基于归一化曲率项的单幅运动模糊彩色图像盲复原

运动模糊图像的盲复原在现有的方法中多数针对灰度图像,而彩色图像是由多个图层耦合而成,将彩色图像转化为灰度图像过程中必然会造成信息丢失。针对彩色图像的去模糊问题,提出多尺度框架下,将曲率项对彩色图像的边缘保护特性和归一化的曲率项的正则化约束相结合,在彩色图像各个通道上由粗尺度到细尺度估计模糊核,采用多通道全变分模型(Multi-channel total variation,MTV)进行图像复原。为降低去模糊方程的求解复杂度,求解时引入快速分裂(Split Bregman)算法。实验结果表明,尽管曲率项会加大算法的计算量,但是复原后的图像细节效果更明显,质量更好。     

多视点模糊图像复原方法研究

提出了基于多视点图像模糊核估计的复原方法.先给出了一种基于正则化保PSF路径的模糊核估计算法,将各向异性正则化方法引入模糊核估计的迭代过程中,在此基础上,为了降低噪声和保护图像边缘,又给出了基于保边缘的最大似然估计多视点去模糊方法.建立了多视点图像PSF路径之间的关系模型,确保多视点图像特征点对应关系.估计了两视点图像的PSF路径后,利用PSF路径对应关系,计算了其它视点图像的PSF路径.当获得所有视点图像的PSF路径和模糊核后,利用最大似然估计去模糊方法,得到了多视点去模糊图像.实验结果表明:该方法对多视点图像复原效果好,提高了三维重建精度.     

基于马尔科夫随机场学习模型的图像模糊核估计

为在图像模糊核估计中充分利用图像的区域特征和结构信息作为先验知识,提出一种基于马尔科夫随机场学习模型的模糊核估计方法.首先,由滑动的子窗口构成马尔科夫随机场的节点集,以每个子窗口的曲率方向能量滤波器的响应和边缘分布组成的特征向量作为模型的输入;然后,利用对数伪似然优化算法估计模型参数,在模型训练阶段,采用交叉熵相似性度量模糊核的相似性以标记训练样本;最后,利用置信度传播算法推测最优图像子块.运用所提方法对仿真和实际模糊图像进行实验,结果表明,该学习模型可以精确地估计模糊核,在主观视觉对比和客观评价方面均具有较好的效果,同时也具有较好的自适应性.与其他3种方法相比,模糊核相似度分别提高了1.55%,5.64%和7.02%.     

一种循环多尺度的图像盲去模糊网络

针对当前单图像盲去模糊算法处理的图像存在纹理模糊、 图像质量欠佳的问题, 提出一种嵌入注意力机制的图像盲去模糊网络. 该网络首先采用多尺度循环架构, 通过不同分辨率的图像在网络内部循环处理实现多尺度, 由粗到精复原图像; 然后在网络内部嵌入残差通道选择模块和跨层长连接对特征进行强化提取, 并设计多尺度结构损失函数进行训练优化; 最后在两个使用广泛的数据集GoPro和Kohler上与经典去模糊网络进行对比, 并在数据集Lai上进行视觉直观对比. 实验结果表明, 该网络在视觉上取得了较好的图像盲去模糊效果, 与其他算法相比在峰值信噪比和结构相似性上有提升, 可改善去模糊图像质量欠佳的问题.     

基于深度对抗网络和局部模糊探测的目标运动去模糊

目标运动场景去模糊问题是一个具有挑战性的病态逆问题,这是因为在动态场景中不同目标和背景区域可能会存在不同的模糊核.现有的基于能量优化的去模糊方法是将模糊图像分割成具有不同模糊度的多层图像,然后对不同的模糊层进行去模糊处理,然而其优化方案往往涉及迭代,耗时又烦琐.针对目标区域与背景区域可分离的模糊场景,结合传统的基于能量优化和基于深度学习方法的优点,提出一种基于深度对抗网络和局部模糊探测的目标运动场景去模糊模型,该模型由三个生成网络组成,用以建模潜在清晰图像、模糊核和模糊图像的权重变量.模型采用深度图像先验(Deep Image Prior,DIP)作为潜在清晰图像的正则化项,使用非对称跳跃连接自编码器生成潜在图像;采用全连接网络(Fully-Connected Network,FCN)生成模糊核.为了准确地获取模糊图像的分割结果,提出三条准则来指导权值变量网络结构的设计.实验结果表明,该方法同其他传统方法相比可以显著地提升重构性能,视觉效果更好.     

基于低秩和全变差正则化的图像压缩感知重构

为了解决基于低秩正则化的图像压缩感知重构算法不能充分利用图像局部梯度稀疏特性的问题,提出了一种基于低秩与全变差正则化的图像压缩感知重构算法.首先,通过图像块匹配法寻找结构相似的图像块,组成非局部相似块组;其次,联合相似块矩阵低秩与图像梯度稀疏先验组成正则化项,结合传统的压缩感知模型形成新模型;最后,采用交替方向乘子法实现图像的重构.测试图像为自然灰度图像,为了验证算法的有效性,从主观视觉和峰值信噪比两方面进行对比.试验结果表明,和基于低秩正则化的图像压缩感知算法相比,该算法在准确描述图像非局部自相似性结构特征的前提下提高了重构质量,重构的图像在峰值信噪比上平均提升1 d B.     

基于对数全变分极小化的张量补全

在张量补全问题中,低秩性与局部光滑性是被高频使用的先验信息,因此有许多与其相关的研究.而且为了更精确地恢复图像,低秩性正则与编码局部光滑性的全变分正则往往会被以简单加权组合的方式引入相关模型.但许多真实图像往往同时具有低秩性与局部光滑性先验信息.此外,在这些模型中张量核范数常被用于挖掘低秩性先验,但它平均地缩小所有奇异值,从而不能很好地保留图像信息.为此,提出了张量对数相关全变分（TLOGCTV）正则,其中使用了张量对数范数而不是核范数,从而更好地挖掘低秩先验信息,同时,使用全变分刻画局部光滑性先验信息.而且相较于简单加权组合方式引入正则的模型,所提出的模型仅需要一个平衡参数.随后基于该正则项建立了相应的张量补全模型,并且给出该模型的优化求解算法.在多光谱与高光谱上的一系列实验验证了模型的有效性.     

基于多尺度编解码网络的道路交通模糊图像盲复原

提出一种多尺度编解码深度卷积神经网络结构,使用生成对抗的思想对模糊图像直接进行盲复原.首先,设计一种优化多尺度残差块应用在编解码器内部,在减少参数量的同时提高了网络非线性表达能力;其次,分别计算多尺度网络每层对应的L2损失,确保逐级去模糊后的图像更加接近真实图像;最后,在GoPro数据集和真实道路交通模糊图像上进行仿真...     

基于低秩约束和字典学习的图像超分辨率重建

基于学习的超分辨率重建算法通过对图像的整体信息学习进行重建,没有对图像的内部结构信息特征进行分解考虑.基于图像的低秩稀疏分解理论,本文提出一种新的图像超分辨率重建算法.在研究图像矩阵的低秩部分与稀疏部分信息特征的基础上,结合图像自身蕴含的先验信息,本文分两步对图像恢复重建.首先,将图像的非局部自相似性先验信息引入图像的基本重建模型.在该模型下利用相似图像块矩阵的天然低秩性约束得到初始估计高分辨率图像.第二步,提出一种改进的字典学习算法恢复出初始估计高分辨率图像中缺失的高频成份信息,获得最终的高分辨率图像.为了使高频成份得到更好的恢复,在字典学习样本集的构建阶段应用了一种基于低秩稀疏分解理论的样本集构建方法.实验分析表明,本文提出的算法与现有主流算法相比,在主观视觉效果和客观性能分析上都能显示出更好的优越性.     

基于字典稀疏表示和梯度稀疏的图像盲去模糊

基于超完备字典稀疏表示的图像复原利用字典的冗余性能够有效地恢复出图像的结构特征,但由于使用字典稀疏表示时需要对整幅图像进行分块处理,导致复原后的图像块之间重构图像常出现"伪像"效应。针对这一问题,本文将图像梯度稀疏统计特性作为先验知识加入稀疏表示图像盲去模糊模型中,提出了一种基于字典稀疏表示和梯度稀疏的图像盲去模糊算法,同时分析了算法的整体优化求解方法。实验分析和结果表明,本文算法能在一定程度上去除图像块之间的"伪像"效应,保持图像的结构特征和整体平滑。本文算法的去模糊图像在峰值信噪比和视觉效果两方面均有显著提高。