基于幸运块思想的水下湍流图像复原

                             总体思路
        (参考水下核燃料组件湍流图像复原研究):

1.图像预处理过程:
首先将视频转换成图片帧,然后将每帧图片划分成大小相同的图像块(m块),相同区域构成图像块组(m组)。利用图像平均求出每个图像块组的平均图像,然后利用FSIM算法(图像质量评估算法)筛除与平均图像相差较大的图像块,筛除后再重新计算平均图像,最后将各区域求得的平均图像拼接起来。
2.构建退化模型:
通过数学推算发现时域平均图像收敛到(未知)的原始图像与湍流概率密度函数的卷积再加上噪声。根据经验得到将拉普拉斯概率密度函数作为概率密度函数在对比度上更有优势,因此选取拉普拉斯来建立退化模型。
3.解卷积
用维纳滤波器(最小均方滤波)进行解卷积操作得到原始图像的估计值。

                          FSIM

FSIM是SSIM的一个变种,该算法认为一张图片中的所有像素并非具有相同的重要性,比如物体边缘的像素点对于界定物体的结构肯定比其他背景区域的像素点更为重要。

两个指标的选取:
1.相位一致性:基于心理学和脑科学的一些研究,发现不同频率的傅里叶波具有相同的相位时,往往会对应着视觉上可辨认的重要特征。
2.梯度:图像梯度幅值是一个用于衡量对比度的标准。
原文链接:https://blog.csdn.net/xiaoxifei/article/details/84949594

算法步骤:
1.求相位一致性
2.求梯度(sobel算子)
3.求参考图像和被评图像的相似度(与相位一致性和梯度有关)

数字图像在获取的过程中,由于光学系统的像差、 光学成像衍射、 成像系统的非线性畸变、 摄影胶片的感光的非线性、 成像过程的相对运动、 大气的湍流效应、环境随机噪声等原因, 图像会产生一定程度的退化。因此,必须采取一定的方法尽可能地减少或消除图像质量的下降,恢复图像的本来面目, 这就是图像复原, 也称为图像恢复。 图像复原与图像增强有类似的地方, 都是为了改善图像。但是它们又有着明显的不同。图像复原是试图利用退化过程的先验知识使已退化的图像恢复本来面目,即根据退化的原因, 分析引起退化的环境因素,建立相应的数学模型, 并沿着使图 像降质的逆过程恢复图像。从图像质量评价的角度来看, 图像 复原就是提高图像的可理解性。而图像增强的目的是提高视感 质量,图像增强的过程基本上是一个探索的过程, 它利用人的心理状态和视觉系统去控制图像质量, 直到人们的视觉系统满意为止。 图像复原是利用退化现象的某种先验知识,建立退化现象的数学模型,再根据模型进行反向的推演运算,以恢复原来的景物图像。因而,图像复原可以理解为图像降质过程的反向过程。建立图像复原的反向过程的数学模型,就是图像复原的主 要任务。经过反向过程的数学模型的运算,要想恢复全真的景物图像比较困难。所以, 图像复原本身往往需要有一个质量标 准, 即衡量接近全真景物图像的程度,或者说,对原图像的估 计是否到达最佳的程度。 由于引起退化的因素众多而且性质不同,为了描述图像退化过程所建立的数学模型往往多种多样,而恢复的质量标准也往往存在差异性,因此图像复原是一个复杂的数学过程,图像复原的方法、技术也各不相同。
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