多幅圖像對比單幅圖像復原技術淺析

季靜

【摘 要】運動模糊圖像的產生是由于拍攝瞬間攝影鏡頭與被攝物體之間的相對運動產生的。解決方法依據所得模糊圖像數量可分為單幅模糊圖像復原及多幅模糊圖像復原技術，本文經分析表明，當提供兩幅運動模糊圖像，前提是兩幅圖像具有不同的模糊方向，則可以大大改善圖像恢復，獲得比單幅圖像復原效果更好的清晰圖像。

【關鍵詞】運動模糊；多幅圖像復原技術；點擴散函數

0 引言

圖像復原技術是當今圖像處理研究領域的一個重要分支。目的是去除或減輕在獲取數字圖像過程中發生的圖像質量下降即退化的問題，從而使圖像盡可能接近真實的場景。景物形成過程中可能出現畸變、模糊、失真或混入噪聲，使所成圖像降質，則稱為圖像的“退化”[1]。

單幅圖像復原算法有很多例如神經網絡Hopefeild多層前饋（MLF）和徑向基函數（RBF）[2-3]近些年來廣泛應用于圖像恢復，但是其模板不具備普適性。在文獻[4]中介紹的是自適應Adaline網絡估計退化圖像的運動長度，該算法使用了功率譜需要粗略估計運動的長度，另外，需要原始圖像作為一個輸入進入網絡。在文獻[5]中提出了一個基于模糊集的新方法，這種方法可以估計低信噪比噪聲圖像的運動長度并且能準確估計線性運動模糊參數，但是該方法本身高度依賴精確測量模糊集的主波瓣寬度等等。多幅圖像復原技術例如文獻[6]等等。

1 圖像恢復方法的數學模型

一般說來，一幅圖像質量下降是由模糊函數和加性噪聲造成的。據Eq.（1）顯示觀察圖像g（x，y）和它未退化圖像f（x，y）之間的關系[1]：

g（x，y）=f（x，y）*h（x，y）+n（x，y）（1）

其中h是卷積內核，n是加性噪聲，加性噪聲往往由傳感器造成，g是清晰圖像，是假設相機與被攝物體之間沒有相對運動的理想圖像[1]。

模糊識別的過程就是估計出模糊核，運動模糊函數遵循[7-8]：

2 恢復算法

2.1 單幅圖像模糊復原技術

如果引起圖像退化的點擴散函數具有零點，這些零點就會迫使退化圖像的頻譜在某些特定的頻率上變成0，表現在頻譜上就會出現一系列暗線。對于水平勻速直線運動的模糊圖像而言，會在n/L處存在零點，其中n為整數，L為模糊的長度，因而圖像在頻率平面上存在一些垂直的等間距直線。對于任意方向運動模糊圖像，例如β方向的模糊圖像，其頻譜一定在β+90°的方向存在暗線。圖像頻譜暗線的個數即為圖像實際運動的距離，單位為像素。[1]

這提供了一個很好的方法估計點擴散函數，我們可以用Radon變換方法估計模糊方向，與模糊方向對應的奇異直線清晰可見，通過Radon變換投影估計模糊長度[1]。濾波算法采用約束最小二乘濾波，該算法是基于公式（3）形成的直接濾波解決方案，從而確保最佳的圖像恢復。因此過濾重建的任務是在公式（1）的約束下最小化下列方程[9]：

3 實驗仿真

圖1為對比實驗結果，實驗結果表明，多幅不同方向模糊的圖像能得到比單幅圖像模糊復原更好的結果。

4 結論

相同的場景的兩幅圖像，有不同的運動模糊方向，在恢復時可提供更多的信息，使得恢復效果更好，尤其是在兩幅圖像模糊方向剛好垂直的情況下，因為先驗知識最多，因此可獲得最好的恢復結果，但多幅圖像復原技術需要圖像配準等技術的支持，比較復雜，此外模糊圖像往往是單幅圖像，很少能獲得多幅的情況，因此多種復原算法適用的領域不同。

【參考文獻】

[1]程姝，趙志剛，呂慧顯.順序結構的運動模糊圖像復原技術綜述[J].計算機應用，2013（S1）：161-165，185.

[2]Yap K H， Guan L. A recursive approach to joint image restoration and compensated blur identification[J]. IEEE International Society Workshop on Neural Netwoks for Signal Processing， 2000.

[3]田啟川，田茂新.一種利用神經網絡提取運動模糊區域的新方法[J].微電子學 與計算機，2012，29（5）：68-72.

[4]He W G， Li S F， Hu G W. Blur identification using adaptive adaline network[J]. in： IEEE International Conference on Machine Learning and Cybernetics， Guangzhou， 2005，9：5314-5317.

[5]Ebrahimi Moghaddam M， Jamzad M. Linear motion blur identification in noisy images using fuzzy sets[J]. EURASIP J. Adv. Signal Process， 2007， doi： 10.1155/2007/68985.

[6]Alex Rav-Acha， Shmuel Peleg，Two motion-blurred images are better than one[J]. Pattern Recognition Letters， 2005， 26： 311-317.

[7]S. Colonnese， P. Campisi， G. Panci， G. Scarano， Blind image deblurring driven by nonlinear processing in the edge domain， EURASIP J. Appl. SignalProcess， 2004， 16： 2462-2475.

[8]趙志剛，程姝，王國棟.基于運動估計的模糊圖像盲復原[J].光電子.激光，2012，（10）：2010-2016.

[9]宋海英，胡蓉.勻速直線運動模糊圖像點擴展函數的識別方法[J].成都電子機械高等專科學校學報，2012，15（1）：21-24.

[責任編輯：楊玉潔]

4）無票操作：由于變電值班人員思想意識麻痹，憑僥幸不填寫操作票就進行倒閘操作；或圖省事，借事故搶修的名義不填寫操作票；更有甚者持無所謂的態度，認為工作前填不填操作票無關緊要，事后補票應付檢查。

5）不審核操作票：操作人員往往認為經常填寫的操作票不會有錯，審不審、核不核也沒關系；審票人拿到操作票后不審直接簽名就交給操作人員執行操作。

6）違反監護唱票復誦制：在操作時進行唱票、復誦是倒閘操作里一個重要項目，是確保操作人員安全操作的重要措施。但在操作在時，經常出現監護人沒有進行唱票，或監護人唱票后操作人不復誦就進行操作；監護人離開操作人私自進行操作。

2.2 解決辦法

1）一是，同一變電站的操作票應事先連續編號。操作票編號應含三部分：年、月、順序號。如×站2014年8月份第3份操作票，編號應為：20140803。二是，操作開始時間是接受調度正式命令的時間。三是，操作結束時間，操作完畢匯報調度的時間。

2）操作任務：一是，操作任務必須使用規范的調度術語和設備雙重名稱，即電壓等級和設備名稱。二是，每張操作票只能填寫一個操作任務，對于兩個單元相互切換的操作（雙變壓器、雙母線切換等）可作為一個任務。

3）操作票內容填寫完畢后，操作人和監護人應根據模擬圖或系統接線圖核對所填寫的操作項目，核對無誤后，并分別簽名。

4）在執行操作票時，每操作完一項，應在此項后（前）劃執行符號“√”，不得漏項和跳項操作。

5）操作中斷時，應在備注欄記錄中斷時間和中斷原因，若因此而引起操作任務變更時，則應按新的操作任務重新填寫操作票。原來執行的操作票在終止項上加蓋“已執行”章。

6）操作票最后一項為“全面檢查”，要求操作人和監護人認真對本次操作任務進行檢查，確認無誤后，向調度值班員匯報，并在操作票最后一項上加蓋“已執行”章，操作終結。未執行的操作票應在編號上加蓋“作廢”章。

7）在進行倒閘操作時操作人員要嚴格按照操作規程認真填寫操作票并進行倒閘操作，切不可憑經驗、怕麻煩，不按規程規定進行倒閘操作。

3 結語

“兩票”填寫是否正確，地點、內容和安全措施是否具體，有無缺項，直接關系到“兩票”的質量、合格率和隱患，兩票的正確實施也是供電企業遏制人身傷亡事故和誤操作事故的重要保證。因此必須嚴格按照 “兩票”管理制度及兩票填寫標準的格式和內容逐項清楚無誤地正確填寫，以便“兩票”的正確執行，避免違章和誤操作事故的發生。所以在電氣設備上工作時必須嚴格執行“兩票”制。

[責任編輯：楊玉潔]