1 广东外语外贸大学 南国商学院, 广东 广州 510545
2 中国人民解放军96723部队, 广西 柳州 545616
3 西安卫星测控中心, 陕西 西安 710043
飞行器和空间成像制导装备在大气中高速飞行时会受到湍流干扰, 导致光学系统接收到的图像发生模糊降质、像素偏移、信噪比降低等问题, 开展退化图像复原技术及方法研究就成为空间光学成像系统获得较高性能图像的重要途径。通过对退化图像复原技术研究进展的系统梳理和分析研究, 本文首先介绍了图像退化模型, 接着给出了退化图像复原方法的分类, 然后比较系统地介绍了确定正则化图像复原方法、随机正则化图像复原方法、基于局部相似性的图像复原方法、基于示例学习的图像复原方法等几种新型的单幅退化图像复原方法, 其后分析了视频复原的特征、介绍了新近的几种典型的视频图像复原方法, 最后分析总结出了图像复原的难点所在。对于促进我国退化图像复原技术的研究和发展具有一定的参考价值。
退化模型 图像盲复原 正则化方法 示例学习 视频复原 eegradation model image blind restoration regularization methods learning from examples video restoration
Author Affiliations
Abstract
1 Accelerator Technology and Applied Physics Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA 94720, USA
2 Department of Engineering Physics, Tsinghua University, Beijing 100084, China
3 Key Laboratory of Particle and Radiation Imaging, Ministry of Education, Tsinghua University, Beijing 100084, China
Coherent pulse stacking (CPS) is a new time-domain coherent addition technique that stacks several optical pulses into a single output pulse, enabling high pulse energy and high average power. A Z-domain model targeting the pulsed laser is assembled to describe the optical interference process. An algorithm, extracting the cavity phase and pulse phases from limited data, where only the pulse intensity is available, is developed to diagnose optical cavity resonators. We also implement the algorithm on the cascaded system of multiple optical cavities, achieving phase errors less than 1.0° (root mean square), which could ensure the stability of CPS.
070.2025 Discrete optical signal processing 120.5050 Phase measurement 140.4780 Optical resonators Chinese Optics Letters
2018, 16(4): 040701
1 广东外语外贸大学 南国商学院, 广东 广州 510545
2 火箭军工程大学 信息工程系, 陕西 西安 710025
3 中国人民解放军96215部队, 广西 柳州 545616
4 广东工业大学 机电工程学院, 广东 广州 510006
针对目标探测器在大气中高速飞行时受湍流干扰, 导致光学系统接收到的视频/图像产生像素偏移、模糊、信噪比降低等问题, 本文对湍流退化视频/图像复原的复杂性及复原方法进行了研究, 提出了一种基于非凸势函数优化与动态自适应滤波的湍流退化视频复原方法。首先, 研究了湍流退化视频的求和与去模糊框架, 并通过利用非刚性配准方法对刚性全局配准方法进行改进, 进一步缩小了模糊核的尺度; 然后, 在计算机视觉的非凸优化框架下, 构建了图像解卷积的非凸性算法, 有效地解决了图像解卷积难题; 最后, 结合湍流退化视频自身特点, 对超分辨率视频复原的动态自适应滤波框架进行了扩展与改进, 使其适用于湍流退化视频的复原。仿真实验结果表明, 本文方法的复原效果不仅有较大提升, 而且实现了对湍流退化视频序列的动态自适应复原。
大气湍流 视频复原 点扩展函数 非凸性优化 atmospheric turbulence video restoration point spread function non-convexity
1 第二炮兵工程大学，西安710025
2 中国人民解放军96215部队，广西 柳州 545616
3 成都军区联勤部后勤信息中心，成都610015
为解决传统相机空间变化离焦去模糊的难题, 提出了一种基于模糊映射图和L1 2优化的空间变化离焦去模糊方法。首先对相机的离焦模型进行研究与分析, 概括了圆盘离焦模型和高斯离焦模型的原理、特性和适用范围;然后利用边缘属性对局部对比度先验条件进行修改, 结合模糊边缘的梯度信息得到模糊映射图, 并利用一种向导滤波的方法去除边缘附近的歧义性和映射图中的噪声, 获得一幅更好的模糊映射图;最后采用一种合并了类Tikhonov规整化和TV规整化的L1 2优化对图像进行去模糊, 采用变量分裂和惩罚的方法完成L1 2的优化, 并利用尺度选择和图像重构方法得到全聚焦图像。基于人工合成图像和实际拍摄图像的实验结果表明, 所提方法性能优于当前技术条件下的空间不变去模糊方法和空间变化去模糊方法。
景深 空间变化离焦去模糊 高斯离焦模型 模糊映射图 线扩展函数 depth of field spatially - varying out-of-focus deblurring Gaussian defocusing model blur map line spread function
1 商洛学院 经济与管理学院，陕西 商洛 726000
2 第二炮兵工程大学 信息工程系，陕西 西安 710025
提出了一种针对**目标红外模糊图像复原的降晰函数辨识算法。该算法根据气动光学效应形成湍流流场的机理建立相应的模型，将点扩展函数简化为可用参数描述的高斯函数形式；利用红外图像的边缘梯度变化特性提出边缘清晰度改善量，并作为降晰函数参数辨识的评价标准，清晰度改善量取最大值时对应的参数就是观测图像的最佳降晰函数参数；针对复原过程中可能出现的振铃效应，运用细节规整化思想衍生的加权空间复原算法，自适应地抑制寄生波纹的产生。实验验证表明，本文方法能有效地复原红外模糊图像，且对降晰函数的辨识准确率高，相对误差可以降低至4.5%左右。另外，抑制振铃寄生波纹效果良好。复原后图像在各项质量评价指标上都有很大提高，峰值信噪比提高量超过9.4 dB，综合评价指数ImageQ提高了20以上。
气动光学效应 红外模糊图像 降晰函数辨识 自适应复原 寄生波纹抑制 振铃效应 aero-optical effect infrared blur image blur identification adaptive restoration parasitic ripple suppression ringing effect 光学 精密工程
2015, 23(12): 3456
1 第二炮兵工程大学 信息工程系, 陕西 西安 710025
2 96215部队, 广西 柳州 545616
为解决大气湍流引起的图像抖动和图像偏移问题,提出了一种结合仿射变换和多层B样条配准的图像校正方法.由于湍流像素偏移具有非线性和随机性,且序列中常伴有成像系统运动引起目标全局运动,该方法将像素校正分为整体运动校正和局部非刚性配准两部分.采用仿射变换描述目标整体运动;引入多分辨率策略处理像素偏移,利用多层B样条对湍流引起的局部形变进行非刚性配准.基于对称约束的代价函数,通过梯度判定感兴趣区域,进一步细化控制点网格提高B样条配准精度.最后,采用有限内存拟牛顿法优化代价函数,得到像素偏移量,实现畸变图像的像素校正.对真实图像和实际序列图像分别进行了实验,结果表明:该方法能够有效降低湍流造成像素偏移畸变,在噪声和模糊干扰下校正结果依然理想.
湍流图像 畸变校正 仿射变换 B样条配准 多分辨率策略 有限内存拟牛顿法 turbulence-degraded image distortion correction affine transformation B-spline registration multi-resolution strategy Limited-memory Broyden-Fletcher-Glodfard-Shannol(L
第二炮兵工程大学 信息工程系，陕西 西安 710025
鉴于生物视觉特征对于图像的良好表征能力，提出了一种基于生物视觉特征的无参考型图像质量评价方法。对生物视觉ST模型进行了研究和分析，完成了对图像的稀疏化表示[利用最小二乘支持向量机回归方法训练生物视觉特征到图像质量的映射关系，获得能够预测图像质量的回归器[通过学习的回归器完成了对图像质量的评价。基于LIVE图像库的实验结果表明，该方法对于特定失真和交叉失真的预测误差分别为2%和5%左右，并且与目前技术条件下的质量评价方法相比具有很好的精确性和单调性。
无参考型图像质量评价 生物视觉模型 标准模型特征 最小二乘支持向量机 失真图像 nonreference image quality assessment[biological
1 第二炮兵工程大学 信息工程系, 陕西 西安 710025
2 第二炮兵工程大学 一系, 陕西 西安 710025
针对传统乙烯气体泄漏检测和定位方法存在效率低、检测范围小和实时性差等问题, 提出了一种基于红外成像的泄漏检测方法。该方法利用红外摄像机获取乙烯生产车间内各设备工作时的红外视频图像, 将其转化为灰度图像序列后, 利用逻辑运算融合多幅帧间差分和背景差分后的图像信息, 并利用形态学滤波消除噪声干扰, 最终获得气体泄漏疑似区域的准确位置。实验结果表明, 该方法高效、准确且具备实时性, 能够获得完整、清晰的泄漏疑似区域, 实现了无色气体泄露区域的初步定位。
气体泄漏检测 红外成像 逻辑运算 形态学滤波 gas leaking detection infrared imaging logic operation morphological filtering
1 第二炮兵工程大学 信息工程系, 陕西 西安 710025
2 中国人民解放军96215部队, 广西 柳州 545616
针对模糊图像复原后常常存在的振铃现象, 提出了一种基于边缘分离的去振铃复原方法。该方法首先使用基于图像质量评价的降晰函数辨识方法估计模糊图像的降晰函数尺寸, 提取模糊图像中的强边缘并平滑边缘区域得到去边缘模糊图像。然后, 利用估计降晰函数对去边缘模糊图像进行迭代盲复原。最后, 提取边缘增强后加入到复原的去边缘图像中得到完整的复原图像, 并对复原图像进行增强。复原过程中为了抑制噪声放大使用了Wiener和离散小波变换(DWT)联合去噪算法对图像的低频区域进行去噪。实验结果表明: 与传统的迭代复原算法相比, 本算法复原图像的振铃测度降低了34%以上, 比基于Fuzzy滤波器的去振铃算法低12.5%以上; 同时, 本算法复原的图像质量也得到了明显提升。
模糊图像 图像复原 振铃效应 边缘分离 迭代盲复原 blur image image restoration ringing effect edge-detached iterative blind restoration
1 第二炮兵工程大学 信息工程系, 陕西 西安 710025
2 96215部队, 广西 柳州 545616
3 武警工程大学, 陕西 西安 710086
针对传统复原算法在低信噪比情况下复原结果感知效果差的问题, 提出了一种基于视觉对比敏感度与恰可察觉失真感知的图像复原方法。首先, 利用离散余弦变换(DCT)分解图像, 将图像编码为不同尺度下的一系列子带, 利用概率和模型及DCT感知模型计算每条子带的恰可察觉失真阈值, 并采用明可夫斯基距离计算失真度量; 然后, 对于每个尺度下的每条子带, 利用一个迭代的两断对分程序来调整每个尺度下的每条子带的通道权重, 直至子带的失真度量恰好等于期望的失真阈值; 最后, 利用对比敏感函数对每条子带中的系数进行视觉敏感度加权, 通过DCT逆变换对视觉感知加权后的系数进行重构以得到最终的复原图像。基于LIVE图像库的实验结果表明, 本文复原算法不仅能够有效地增加图像的信噪比, 而且能够很好地改善图像的感知质量。
图像复原 视觉对比敏感度 恰可察觉失真 离散余弦变换 image restoration visual contrast sensitivity just noticeable distortion Discrete Cosine Transform(DCT)
