专利名称：一种基于各向异性约束的多帧迭代盲解卷积图像复原方法
技术领域：
本发明属于图像处理技术领域，涉及图像复原技术，特别是涉及天文目标的光电 成像观测与识别中天文点源星体及天文扩展目标的图像复原技术领域。
背景技术：
为了给宇宙星体的演化研究提供依据，同时给天文扩展目标外部形态及几何结构 的分析提供支持，人们利用现有的地基光电成像设备，获取了大量的天文星体及天文扩展 目标的图像。但由于这些图像都是通过地基光电望远镜经由地球大气层获取的，而地球大 气层随机变化的湍流结构会使成像出现模糊和降质，严重影响了所获取的天文观测图像的 质量。这使得通过图像看不清星云团的分布及演变细节；区分不出相邻较近的双星，无法对 其运行规律进行分析；同时对天文扩展目标不能通过其观测图像判断其外部形态与几何结 构。因此如何克服大气湍流的影响是提高天文观测图像质量所必须解决的问题。目前克服大气湍流的影响，提高天文目标观测图像质量的方法主要包括自适 应光学(Adaptive Optics,以下简称为AO)技术，斑点成像以及基于数字技术的后处理 等三种方法。其中自适应光学技术是最有前景的途径，其基本思想是利用波前传感器 WFS(WFS-ffave Front Sensor)实时测量光学遥感器瞳面波前相位误差，然后将这些测量数 据转换成自适应光学系统的控制信号，对望远镜的波前校正器进行实时控制，从而对由大 气湍流等引起的波前相位畸变进行补偿，得到质量较好的图像。但是由于自适应光学系统 自身计算处理能力、闭环伺服带宽、非等晕效应、波前观测数据误差以及噪声等的影响，自 适应光学系统的补偿或校正仅仅是部分的、不充分的，影像的高频信息仍然受到严重的抑 制和衰减。如果要获取观测目标的高清晰图像，仍然需要对AO校正过的图像通过解卷积等 技术进行后处理。因此，无论采用哪种技术，相应的后处理都是必不可少的。传统的图像解卷积图像复原方法常常假设光学系统的点扩散函数(PSF-Point Spread Function)精确已知。然而在天文观测中，有关成像系统PSF的相关信息是部分 已知或完全未知的，在这种情况下，根据降质图像复原出理想图像的过程就称为盲解卷积 (BID-Blind Image Deconvolution)。1988年，Ayers和Dainty提出了一种单帧迭代盲解卷积图像复原方法 (IBD-Iterative Blind Deconvolution)，该图像复原方法由于具有较低的复杂度而得到 广泛应用；但该图像复原方法的收敛性和唯一性不确定，而且复原结果对初始估计很敏感。 Christou等人提出了多帧图像解卷积图像复原方法，多帧观测图像包含着更多的互补信 息，同时多帧图像解卷积图像复原方法将单帧解卷积图像复原方法的“知一求二”的问题转 化为“知M求M+1的问题”，从而大大降低了图像复原的病态性，多帧图像解卷积的结果具有 更小的系统误差范围和更可靠的复原结果。2006年，Y. V. Zhulina将极大似然估计图像复 原图像复原方法和Ayers-Dainty的IBD图像复原方法相结合，提出了一种多帧迭代盲解卷 积图像复原方法(MFIBD-Multi-Frame Iterative Blind Deconvolution)。该图像复原方 法原理简单，能够处理多种不同类型PSF引起的图像衰退，同时在迭代过程中除了假设PSF和图像灰度值非负之外，不要求其他先验知识；但是，该图像复原方法收敛速度缓慢，并且 对噪声非常敏感。针对amlina多帧迭代盲解卷积图像复原方法的缺点，本文将各向异性扩散(的) 约束的思想应用于图像复原过程中，对其代价函数进行改进，加入了各项异性(扩散)正则 化项，改进后的图像复原方法既保留了 MFIBD图像复原方法原理简单、容易执行的优点，同 时又充分利用了图像自身的结构和细节信息，提高了图像复原方法的抗噪性并改进了复原 图像的质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于各向异性约束的多帧迭代盲解卷积的图像复原方 法，以在没有任何关于成像过程的点扩散函数等信息的情况下，仅根据观测目标的多帧观 测图像，并利用观测图像及点扩散函数的非负性和点扩散函数的支持域约束对模糊观测图 像进行复原，还结合各向异性扩散的思想，自适应的根据图像的局部信息进行正则化约束， 以提高复原图像的质量。一种基于各向异性约束的多帧迭代盲解卷积的图像复原方法，其中包括如下步 骤
步骤1 )、 设定迭代次数M，输入参与复原的 K帧观测传丨像办
权利要求
1. 一种基于各向异性约束的多帧迭代盲解卷积的图像复原方法，其特征在于包括如 下步骤步骤1)、设定迭代次数M，输入参与复原的I帧观测图像,其中
全文摘要
本发明提供了一种基于各向异性约束的多帧迭代盲解卷积的图像复原方法，将各向异性正则化的思想引入图像复原过程中，本发明方法可在没有关于点扩散函数任何先验信息的情况下，仅根据所获取的观测目标的多帧降质图像，利用其观测图像的互补信息，图像灰度值及点扩散函数的非负约束和点扩散函数的支持域约束，复原出观测目标的高清晰图像。本发明方法在复原过程中能够根据图像的能够有效利用图像自身的结构信息，自适应的根据其局部特征调整各向异性正则化参数，在保持图像边缘信息的同时提高算法的抗噪性。
文档编号G06T5/50GK102063716SQ20111000630
公开日2011年5月18日 申请日期2011年1月13日 优先权日2011年1月13日
发明者娄博, 宋向, 杨阳, 王洛飞, 耿则勋, 陈路, 魏小峰 申请人:耿则勋