专利名称：基于透明度的双图像去平面运动模糊方法
技术领域：
本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种适用于去平面运动模糊方法，具体地说是一种基于透明度的双图像的去平面运动模糊方法。本发明适用于两帧相关的图像去平面运动模糊。
背景技术：
由于在获取图像信息的过程中，相机(照相机或摄像机)和物体出现了相对的运动，这时所得到的图像中存在某种程度地模糊。为了得到清晰的图像，人们提出了图像去模糊算法。近年来图像复原技术成为国内外图像处理领域研究的热点，已经应用于天文观测、 遥感、军事、医学影像、生物研究、案件侦破、交通、工业视觉、视频复原等诸多方面。图像的复原可以看作一个反卷积的问题，它属于数学问题中的一类具有病态性的反问题，特别是全局不一致的模糊图像的复原更是一个具有挑战性的难题。尽管目前已有许多较为成熟的图像去模糊方法，但是仍有许多技术难题没有解决，比如模糊核的求取，不规则模糊情况的建模和复原等问题的研究尚在初级研究阶段。按模糊核可分为空间不变模糊核(相机平动引起的模糊和物体全局平动等)，和空间变化模糊核(物体不同部分运动矢量不一致)。 目前空间不变模糊核已能较好地求得。针对空间变化模糊核的图像复原，目前主要有三个趋势1、使用辅助硬件设备 添加传感器记录相机运动路径和使用可编程曝光时间的相机。2、使用多幅图像。3、人工交互，由人工辅助给出某些运动信息。但针对普通模糊图像(视频)，现有的算法不是特别有效。
发明内容
本发明要解决的是现有技术存在的上述问题，旨在提供一种利用两幅普通图像去平面运动模糊方法。解决上述问题采用的技术方案是基于透明度的双图像去平面运动模糊方法，其特征在于包括如下具体步骤1)计算前景图像、背景图像以及透明度；2)对曝光时间内的运动进行建模，建立现有的模糊图像和待求的清晰图像之间的关系将曝光时间内的旋转角度等分(20等分足够了)，模糊图像等于各时间片段内的清晰图像的叠加平均，使求运动核的问题转化为求各时间片内的平移及对应的时间权重；3)使用IRLS (即迭代重加权最小二乘法)建立目标函数；4)将两幅输入图像进行配准，得到初始的运动估计；5)求模糊核使步骤3中的目标函数最小，假设其他量已知，分别求旋转角度及各时间片内的权重以及全局平移量；6)使用马尔科夫随机场估计二值透明度图像；7)步骤6)得到的二值透明度图像反馈重新估计模糊核，重新得到模糊核能量函数；8)修改Richardson-Lucy算法使之和步骤2)的的运动建模相结合，来得到清晰的运动对象前景图像；9)将去模糊后的前景和背景使用去模糊后的透明度相结合得到去模糊后的图像。本发明的基于透明度的双图像去平面运动模糊方法，采用这种方法得到的去模糊图像保持边界清晰，同时抑制“振铃”效应。平面运动可包括旋转运动加平移运动。通过对图像退化过程进行建模，使用IRLS(即迭代重加权最小二乘法)来构建目标函数，最后，修改Richardson-Lucy算法来得到清晰的运动对象前景图像。本方法适用于两帧相关的图像去平面运动模糊。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。图1是基于透明度的双图像去平面运动模糊方法的流程图。
具体实施例方式参照附图，本发明的基于透明度的双图像去平面运动模糊方法，按以下步骤进行1.求透明度使用matting方法得到前景图像、背景图像以及输入图像的透明度。2.对图像退化进行建模建立模糊透明度图像和相应清晰透明度图像之间的关系模糊透明度图像等于各时间片段内的清晰透明度图像乘以时间权重的总和。记原始模糊透明度图像为B，f为待求的清晰透明度图像，N为时间片段总数，Δ θ” Axi, Ayi分别为时间片i内的旋转角度和x/y方向上的全局位移，&为时间片i( 一般为20)在总曝光时间所占的比重，Tr(x;f， Δ θ , Axt, Ayt)为时间片i对应的清晰图像，则
权利要求
1.基于透明度的双图像去平面运动模糊方法，其特征在于包括如下具体步骤1)计算前景图像、背景图像以及透明度；2)对曝光时间内的运动进行建模，建立现有的模糊图像和待求的清晰图像之间的关系将曝光时间内的旋转角度等分，模糊图像等于各时间片段内的清晰图像的叠加平均，使求运动核的问题转化为求各时间片内的平移及对应的时间权重；3)使用IRLS建立目标函数；4)将两幅输入图像进行配准，得到初始的运动估计；5)求模糊核使步骤3中的目标函数最小，假设其他量已知，分别求旋转角度及各时间片内的权重以及全局平移量；6)使用马尔科夫随机场估计二值透明度图像；7)步骤6)得到的二值透明度图像反馈重新估计模糊核，重新得到模糊核能量函数；8)修改Richardson-Lucy算法使之和步骤2~)的运动建模相结合，来得到清晰的运动对象前景图像；9)将去模糊后的前景和背景使用去模糊后的透明度相结合得到去模糊后的图像。
2.如权利要求1所述的基于透明度的双图像去平面运动模糊方法，其特征在于所述的步骤1)使用matting方法得到前景图像、背景图像以及输入图像的透明度。
3.如权利要求2所述的基于透明度的双图像去平面运动模糊方法，其特征在于步骤2) 采用以下方法建立模糊透明度图像和相应清晰透明度图像之间的关系记原始模糊透明度图像为B，f为待求的清晰透明度图像，N为时间片段总数，Δ θ" Axi, Ayi分别为时间片i内的旋转角度、χ和y方向上的全局位移，Wi为时间片i在总曝光时间所占的比重，Tr(x;f，Δ θ , Axt, Ayt)为时间片i对应的清晰图像，则
4.如权利要求3所述的基于透明度的双图像去平面运动模糊方法，其特征在于步骤3) 使用IRLS按以下步骤建立目标函数将清晰图像f\、B1旋转、平移，使之与f2重合，得到B/，相应地，模糊核K1旋转平移为 K/，则使用IRLS建立以下目标函数
5.如权利要求4所述的基于透明度的双图像去平面运动模糊方法，其特征在于步骤4) 按以下方法进行将两幅输入图像进行配准，得到总的旋转角度和平移，每个时间片段对应的旋转角度、 平移初始值为总的旋转角度、平移除以总的时间片总数，时间权重均为1/N。
6.如权利要求5所述的基于透明度的双图像去平面运动模糊方法，其特征在于步骤5) 中按以下方法获得第二帧图像的模糊核，第1帧图像的模糊核以相同的方式获得5. 1)估计旋转角度采用直接搜索方法在区间[maxrt，maxrt]找出最优解； 5. 2)估计时间片权重循环迭代式如下
7.如权利要求6所述的基于透明度的双图像去平面运动模糊方法，其特征在于步骤6) 采用以下方法估计二值透明度图像反卷积能量函数如下
8.如权利要求7所述的基于透明度的双图像去平面运动模糊方法，其特征在于步骤7) 将步骤6)得到的二值透明度图像反馈重新估计模糊核，得到如下模糊核能量函数
9.如权利要求8所述的基于透明度的双图像去平面运动模糊方法，其特征在于步骤8)采用以下方法修改Richardson-Lucy算法使之步骤2~)的运动建模相结合，来得到清晰的运动对象前景图像
10.如权利要求1-9任何一项所述的基于透明度的双图像去平面运动模糊方法，其特征在于步骤2)中将曝光时间内的旋转角度等分成小于等于20等分。
全文摘要
本发明一种利用两幅普通图像去平面运动模糊方法，包括如下具体步骤1、计算前景图像、背景图像以及透明度；2、对曝光时间内的运动进行建模；3、建立目标函数；4、将两幅输入图像进行配准得到初始的运动估计；5、求模糊核使步骤3中的目标函数最小；6、使用马尔科夫随机场估计二值透明度图像；7、重新估计模糊核，得到模糊核能量函数；8、修改Richardson-Lucy算法使之和步骤2)的的运动建模相结合，来得到清晰的运动对象前景图像；9、将去模糊后的前景和背景使用去模糊后的透明度相结合得到去模糊后的图像。本发明得到的去模糊图像保持边界清晰，同时抑制“振铃”效应。
文档编号G06T5/50GK102509281SQ201110378280
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月24日 优先权日2011年11月24日
发明者张小红, 童若峰 申请人:浙江大学