一种空间变化模糊的多帧湍流退化图像复原方法

本发明涉及计算机图像处理，特别涉及一种空间变化模糊的多帧湍流退化图像复原方法。

背景技术：

1、由于太阳辐射对地表的加热作用，不同时间近地面大气湍流强度不同，光学望远镜通过大气成像，实际分辨本领在达到大气相干长度数值后趋于一个定值，此时大气湍流的影响起主导作用。光波通过随机运动的大气湍流时，其各个物理量在空间和时间均是随机的，很难定性地描述。湍流大气中望远镜系统获得的图像跳跃性强，抖动严重，图像细节存在扭曲和变形。要提高望远镜成像质量必须尽可能地减弱或消除大气湍流的影响。由于成像系统、传输介质方面的原因造成图像退化模型并不是空间不变的，而是空间变化的。当空间不变图像复原算法用于处理空间变化产生的模糊时，其性能会下降，产生较差的恢复结果。空间不变的模糊核在图像退化模型中是固定不变，而空间变化的模糊核在图像不同区域是不同的。空间变化模型，因为空间变化的特性，模糊核无法当作一个整体。从而导致空间变化模型在图像复原过程比空间不变模型要复杂得多。因此，亟需一种空间变化模糊的多帧湍流退化图像复原方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种空间变化模糊的多帧湍流退化图像复原方法，通过建立模糊核模型，使用奇异值分解技术对模糊核进行分解，对退化图像进行预处理，建立正则化模型，使用交替乘子法对退化图像进行求解，得到清晰目标图像。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

3、一种空间变化模糊的多帧湍流退化图像复原方法，包括以下步骤：

4、步骤b101、获取多帧湍流退化图像；

5、步骤b102、对多帧湍流退化图像进行预处理；

6、步骤b103、建立模糊核模型，对模糊核进行行分解或者列分解；

7、步骤b104、构造附加解的先验信息作为约束条件，得到正则化模型；

8、步骤b105、结合图像正则化模型和模糊核，使用admm算法求解目标图像。

9、进一步优选为，所述步骤b102包括以下步骤：

10、步骤b1021、对多帧湍流退化图像进行小波分解后去噪处理；

11、步骤b1022、对多帧湍流退化图像进行配准处理；

12、步骤b1023、对多帧湍流退化图像执行直方图均衡化处理。

13、进一步优选为，所述步骤b103包括以下步骤：

14、步骤b1031、建立模糊核模型；

15、步骤b1032、使用奇异值分解法将模糊核分解为基滤波矩阵和系数矩阵；

16、步骤b1033、确定模糊核的分解程度。

17、进一步优选为，所述步骤b1032使用奇异值分解对模糊核进行行分解或者列分解，得到不同分解程度的模糊核。

18、进一步优选为，将复原的目标图像与高清湍流图像进行峰值信噪比和结构相似度的对比。

19、进一步优选为，上述步骤包括：

20、湍流图像获取模块，用于获取或者模拟大气湍流退化图像；

21、图像预处理模块，用于预处理所获取的湍流退化图像；

22、模糊核分解模块，使用奇异值分解技术对模糊核进行行分解或者列分解，得到不同分解程度模糊核；

23、正则化构造模块，构造湍流图像的正则化模型，使用admm算法交替迭代求解目标图像；

24、复原图像质量评价模块，结合复原图像和清晰图像，对比复原目标图像的峰值信噪比和结构相似度。

25、综上所述，本发明具有以下有益效果：

26、其一、对空间变化模糊的湍流图像进行复原，复原图像清晰。

27、其二、对多帧退化图像进行了配准操作。

28、其三、速度快，使用了交替乘子法，能快速迭代出结果。

29、其四、效果好，对空间变化模糊的湍流退化图像能得到较好的复原结果。

技术特征：

1.一种空间变化模糊的多帧湍流退化图像复原方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种空间变化模糊的多帧湍流退化图像复原方法，其特征在于：所述步骤b102包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种空间变化模糊的多帧湍流退化图像复原方法，其特征在于，所述步骤b103包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种空间变化模糊的多帧湍流退化图像复原方法，其特征在于：所述步骤b1032使用奇异值分解对模糊核进行行分解或者列分解，得到不同分解程度的模糊核。

5.根据权利要求4所述的一种空间变化模糊的多帧湍流退化图像复原方法，其特征在于：将复原的目标图像与高清湍流图像进行峰值信噪比和结构相似度的对比。

6.根据权利要求5所述的一种空间变化模糊的多帧湍流退化图像复原方法，其特征在于，上述步骤包括：

技术总结
本发明公开了一种空间变化模糊的多帧湍流退化图像复原方法，通过获取湍流退化图像；对多帧湍流退化图像进行去噪等预处理；对多帧湍流图像执行直方图均衡化处理；建立模糊核模型，使用奇异值分解法将模糊核分解为基滤波矩阵和系数矩阵；确定模糊核的分解程度；构造图像正则化模型，结合分解的模糊核和退化湍流图像进行复原处理；对复原目标图像进行质量评价。本发明使用全变分作为正则项，结合使用奇异值分解技术将模糊核分解为一个基滤波矩阵和一个系数滤波矩阵，将正则化模型引入到空间变化去模糊领域，并运用交替方向乘子法对算法进行快速求解。本发明提供的方法不仅有良好的抗噪性能，而且具有快速、效果好以及抗干扰能力强等特点。

技术研发人员：艾昊天,黄欢
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15