模糊影象退化與去模糊的數學模型
一 影象退化模型
建立影象的退化模型即是將影象的降質的機理用數學的方式描述出來,這也是影象去模糊成功的重要因素。通常來說,影象的退化可以概括為初始的輸入影象
用數學形式描述為:
在上述退化模型確定以後,使用該模型去模糊的過程就是在模糊影象的基礎
若忽略噪聲的干擾,即令
影象連續退化模型,根據傅立葉變換原理轉換到頻域:
二 影象去模糊的概率模型
通常去模糊演算法的一個自然的出發點就是首先從概率的角度出發建立去模糊問題對應的方程。假設我們已經獲知降質過程中干擾影象的噪聲型別,我們就能夠很容易的寫出模糊影象的似然
人們通常會在去模糊過程中加如一些約束。利用一些關於清晰圖的先驗知識,根據貝葉斯理論,我們能夠構建出關於未知量的後驗分佈:
如果模糊核已知條件下:
其中關於未知量的先驗知識
最大後驗(MAP)方法
如果模糊核提前獲知,則求解出的清晰影象為:
模糊核未知條件下,需要在反求清晰影象的過程中求解模糊核:
處理上式中模型的典型手段是首先將求取概率的最大轉變成求取能的最小,將後驗分佈改寫為吉布斯分佈的形式:
其中是一個
其中方程
由於影象中通常包含很多畫素點,於是求解整幅影象的
噪聲模型有高斯噪聲,泊松噪聲,均勻分佈噪聲等。
自然影象的先驗知識
早期文獻關注自然影象的振幅譜,認為自然影象振幅譜在一定條件下近似服從一個能量定律;也有人則指出清晰影象的熵高於模糊影象。
近幾年來的工作主耍關注清晰影象對濾波運算元響應結果的分佈情況
假設清晰影象中所有畫素點的導數之間彼此扣獨立並服從一種零平均的高斯尺度混合型(GSM),也有人提出梯度符合超拉普拉斯分佈(看另外一篇部落格)
模糊核先驗知識
首先影象的形成過程就是光子在感測器上不斷累積的過程,因此模糊核中的所有元素都是非負的,即其次,更為重要的一點是模糊核通常是稀疏的,也即包含相對少量的非零元素。模糊核的這種非負稀疏特點被之前的影象去模糊方法廣泛地使用。
三 單幅影象去模糊
傳統的從單幅影象出發盲去除模糊的演算法一般以
通常假設噪聲為均勾的高斯噪聲於是其中的似然項描述為:
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