本发明专利技术公开了一种退化函数随空间变化图像的分块复原和拼接方法，首先以等晕区为依据对退化函数随空间变化的图像进行分块并向外延伸，并对每一个图像块进行图像复原；然后对各复原的图像块去除其包含明显振铃波纹的小部分边缘区域，保留仍大于等晕区的图像块；最后将各图像块拼接成完整的图像。该方法能够消除退化函数随空间变化的图像分块复原处理时产生的振铃波纹。本发明专利技术在诸如卫星遥感、飞机航拍图像复原，医学图像处理等众多领域可广泛应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及计算机图像处理技术，尤其是涉及计算机图像处理中退化 函数随空间变化图像的分块复原和拼接方法，用以处理分块复原图像边缘 产生的振铃效应及灰度突变。
技术介绍
光学图像的获取过程中，由于受到光学系统像差，加工装校误差，CCD 采样量化，拍摄平台振动，大气扰动，噪声等因素影响，拍摄图像会有一 定退化，为了尽可能得到清晰准确的原物体信息，人们采用各种图像复原 算法对退化的图像进行处理。如果整幅图像的退化情况类似，能近似认为 是在一个等暈区内，那么可以用一个退化函数来模拟退化情况，然后依据 这个退化函数恢复图像。但如果图像各视场退化情况不同，不能用近似的 等晕区来表达整幅图像，那么就无法用统一 的退化函数来描述退化情况， 使用任何一个单一视场的退化函数处理图像无法得到理想的效果。于是图 像分块处理的方法被提出来解决这一问题。整幅图像依据不同的退化情况 划分成不同的块，每个图像块内可认为退化情况一致，即为等暈区，在等 晕区内可使用传统的图像处理方法恢复图像，然后将各处理好的图像按原 来的排列拼接起来，得到整幅图像。这一方法很好的解决了退化函数随空 间变化的图像复原问题，然而图像分块造成了边界截断，复原图像块的边 界都会出现振铃波紋，拼接后的图像在各等暈区边界处都有生硬的突变。
技术实现思路
本专利技术提供了， 该方法为一种能够消除边界振铃效应的算法，对于处理退化函数随空间变 化图像的复原有着重大的意义。一种退化函数随空间变化图像的分块复原和4并4妄方法，包括 (1)以等暈区为依据对退化函数随空间变化的图像进行分块，为了消 除等暈区边界附近的振铃波紋，把边界外移，即图像的分块并不是在等晕区的边界处即截止，而是往外延伸一段距离，这一距离可以根据图像复原 的实际情况进行设定，应大于振铃波紋所分布的区域。(2) 对每一个图像块进行图像复原处理，可根据图像的实际情况选用 各种传统图像复原方法，例如维纳滤波，最小二乘复原算法，最大熵复原 算法，受限制空间自适应算法，共轭梯度法等等。(3) 对各复原的图像块，首先去除其包含明显振铃波紋的小部分边缘 区域，此时剩下的图像块仍大于等晕区。(4) 将各图像块拼接成完整的图像，方法为各图像块彼此重叠的部 分，以其到等暈区边界的距离为基础构造加权系数，依此加权系数计算重 叠区域每一像素的光强值。图像拼接的具体实施可用下面的公式表达。设相邻两图像块分别以义、k表示，两者拼接后图像以z表示。以一 维边界为例，义、y的大小分别是M， AS图像边界自等晕区边界往外延 伸丄，即等晕区边界在;r的第M-丄行，在y的第丄行。义、y在经过图像 复原处理之后，去除了包含振铃波紋的/行，那么剩下的两图像块的重叠 区宽度"=丄-/，即此时的等暈区边界在尤的第M-^行，在y的第c/行。两侧图像重叠区各过渡元素的权重系数按50% / d =丄递推<formula>formula see original document page 4</formula><formula>formula see original document page 5</formula> 这样得到的图像拼接的边界振铃波紋幅度明显减小，而且等晕区过渡 变得自然平滑。需要说明的是，分块的图像可以是矩形，圆形或者其它任何形状，为 了简化描述，本专利技术仅以一维矩形分块为例，该方法可以很容易的推知二 维矩形或者其它形状。本专利技术适合于退化函数随空间发生变化的图像复原，比如大视场？ 1起 的各点像差分布不同，散焦图像中物距不同的各点的散焦程度不同，非线 性匀速运动物体各点运动情况不同等等，在诸如卫星遥感、飞机航拍图像 复原，医学图像处理等众多领域可广泛应用。附图说明图1是本专利技术与传统分块图像处理拼接情况的一维简化对比示意图。图2是本专利技术与传统分块图像处理的边缘灰度对比示意图。 图3(a)是处理前的原图。图3(b)是上下两个区域经过不同巻积核模糊的图像(上半部分是衍射 巻积核，下半部分是高斯巻积核)。图4(a)是将图3(b)上半部分取出来用其对应(衍射)巻积核进行复原 的结果。图4(b)是将图3(b)下半部分取出来用其对应(高斯)巻积核进行复原 的结果；图4(c)是将图4(a)和图4(b)直接拼接起来的结果。图5 (a)是将图3(b)上半部分以及相邻IO个像素取出来用其对应(衍 射)巻积核进行复原的结果。图5(b)是将图3(b)下半部分以及相邻IO个像素取出来用其对应(衍 射)巻积核进行复原的结果。图5 (c)是将图5 (a)和图5 (b)以本专利技术所说明的方法拼接起来的结果。 图6是上下两个区域经过不同巻积核模糊的图像(上半部分是衍射巻积核，下半部分是高斯巻积核)，模糊程度比图3(b)更大，图像复原需要的迭代次数更多，复原后的图像边缘振铃波紋更明显。图7是采用单一模型对图6图像进行恢复的效果图。图7 (a)是采用衍射巻积核恢复的结果，图7 (b)是釆用高斯巻积核恢复的结果。图8(a)- (c)是对图6的传统分块复原与拼接的结果,含义同图4(a)- (c)。 图9(a)- (c)是用本专利技术所说明的方法对图6的分块复原并摘 接的结果，含义同图5(a)-(c)。具体实施例方式附图1所示为本专利技术与传统分块图像处理拼接情况的一维简化对比示 意图。图中，(a)是传统分块图像处理一维简化示意图，AB表示整幅图像， C将图像分为AC和BC两个等暈区，分别对AC和CB进行图像复原处 理之后，在其边缘，即阴影所示部分会出现振铃波紋，拼接复原之后的图 像为AC、 CB，得到的最后图像AB等晕区边界部分留有振铃波紋，降低 了图像质量。(b)是本专利技术所描述的图像块拼接的示意图，AB、 C的定义 同前，D、 E表示从边界C处往外延伸，使得图像AD、 EB的振铃波紋包 含在重叠区域内，被振铃破坏的信息可由另一幅图像的重叠区来补充。但 在实际情况中振铃存在的区域并不易判断，不论是经过机器还是人工判 读，只能确定其分布的大概区域，不过这对我们后面的复原图像块拼接并 不会产生太大影响，因为图像块的振铃波紋即使没有全部去除，其重叠区 域还要进过渐变加权系数的处理，会进一步削弱其影响。附图2为本专利技术与传统分块图像处理的边缘灰度对比示意图。(a)是传 统分块图像处理等晕区边界两边的灰度示意图，在经过图像复原等运算之 后，图像块边界附近的灰度均值可能不一致，如图所示将在边界处形成阶 梯，这不符合图像数据平滑的准则。(b)是本专利技术所描述的等晕区边界外延 拼接的方法，利用两个图像块的重叠区数据，以其到边界的距离构成加权 系数，得到一个灰度渐变过渡的边界。实施例1:附图3(a)为实-睑用的原图像，像素数为256*256。 附图3(b)是将原图像分为上下两个部分，皆为128*256像素，上半部 分与15*15的4汙射退化核进行巻积，下半部分与15*15的高斯退化核巻积 形成的模糊图像，像素数仍为256*256。 其中，衍射退化核的解析表达式为 <formula>formula see original document page 7</formula>式中x，y表示像素所在的位置，A是一阶贝塞尔函数。高斯退化核的解析本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种退化函数随空间变化图像的分块复原和拼接方法，其特征在于：首先以等晕区为依据对退化函数随空间变化的图像进行分块并向外延伸，并对每一个图像块进行图像复原；然后对各复原的图像块去除其包含明显振铃波纹的小部分边缘区域，保留仍大于等晕区的图像块；最后将各图像块拼接成完整的图像。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陶小平，冯华君，徐之海，李奇，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]
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