维纳滤波器设计毕业设计

I摘要景物成像过程中可能会出现模糊、失真或混入噪声，最终导致图像质量下降。这种质量的下降会造成图像中的目标很难识别或者图像中的特征无法提取，必须对其进行恢复,维纳滤波是一种常见的图像复原方法。本设计主要对维纳滤波的基本原理进行研究，并结合MATLAB中的函数，设计相应的维纳滤波器，对运动模糊图像和它的加噪图像进行复原。之后，对逆滤波和维纳滤波进行图像复原仿真实验，并对比它们的复原效果。关键词：维纳滤波；图像恢复；退化模型IIAbstractImagingfeaturesmayappearblurred,distortedormixedwithnoiseintheprocessofsceneimaging.Asaconsequence,qualityofimagesislowered,whichindigitalimagesislikelytomakeitdifficulttoidentifythetargetimageortoextracttheimagefeatures,imagesmustberestored,then.Wienerfilterisacommonmethodforimagerestoration.ThispapermainlyintroducesthebasicprinciplesofWienerfiltering,andfunctionofMATLABarecombinedtodesignthecorrespondingWienerfiltertorestoremotion-blurimages.Andnoiserestorationarealsotakenintoaccountinthedesign.Finally,theinversefilterandWienerfilterforimagerestorationsimulationexperimentbetaken,andcomparedthedifferencesbetweenthem.Keywords:Wienerfilter;imagerestoration;degradedimage目录第一章绪论..................................................................................................................11.1图像复原的背景及意义.................................................................................11.2图像复原方法.................................................................................................21.3维纳滤波简介.................................................................................................2第二章图象基本退化模型及恢复............................................................................42.1图像噪声.........................................................................................................42.2图象退化模型.................................................................................................52.2.1退化模型...............................................................................................52.2.2连续函数退化模型...............................................................................72.2.3离散函数退化模型...............................................................................82.2.4匀速直线运动图像的退化模型.........................................................112.3图像的恢复方法............................................................................................132.3.1逆滤波复原法.....................................................................................132.3.2约束最小平方复原法.........................................................................142.3.3维纳滤波复原法.................................................................................15第三章维纳滤波实现退化图像的复原....................................................................173.1维纳滤波的基本原理...................................................................................173.1.1维纳滤波概述.....................................................................................173.1.2运动模糊参数的确定.........................................................................183.1.3维纳-霍夫（Wiener-Hopf）方程......................................................223.2维纳滤波仿真实现.......................................................................................233.2.1维纳滤波器K....................................................................................233.2.2图像的恢复效果对比......................................................................25总结..............................................................................................................................32参考文献......................................................................................................................33附录（一）：程序清单................................................................................................34附录（二）：外文文献翻译........................................................................................42致谢..............................................................................................................................611第一章绪论在实际的日常生活中，人们要接触很多图像，画面，而在景物成像这个过程里可能会出现模糊、失真或混入噪声，最终导致图像质量下降，这种现象称为图像“退化”。因此我们可以采取一些技术手段来尽量减少甚至消除图像质量的下降，还原图像的本来面目。这就是图像复原。引起图像模糊有很多种的原因，举例来说有运动引起的，高斯噪声引起的，斑点噪声引起的，椒盐噪声引起的等等。图像复原的算法：数字图像复原问题实际上是在一定的准则下，采用数学最优化方法从退化的图像去推测原图像的估计问题。不同的准则及不同的数学最优化方法就形成了各种各样的算法。常见的复原方法有，逆滤波复原算法，维纳滤波复原算法，盲卷积滤波复原算法，约束最小二乘滤波复原算法等等。图像复原是图像处理中的重要技术，图像复原可以在某种意义上对图像进行改进，即可以改善图像的视觉效果，又能够便于后续处理。其中维纳滤波是最典型的一种，20世纪40年代，维纳奠定了最佳滤波器研究的基础。即假定输入时有用信号和噪声信号的合成，并且它们都是广义平稳过程和他们的二阶统计特性都已知。维纳根据最小均方准则（即滤波器的输出信号与需要信号的均方值最小），求得了最佳线性滤波器的参数，这种滤波器被称为维纳滤波器。MATLAB是一款主要用于数值计算和图像处理的工具软件。由于它采用了矩阵的形式存贮数据，因此在图像处理领域能够发挥速度快，效率高的优点。它包含了许多功能强大的工具箱，借助于这些工具箱，用户可以非常方便地进行图像分析和处理工作。此外，和其它软件比较，由于MATLAB对于图像处理的针对性，它还具有代码简洁的优势。正是基于上述情况，本文采用了MATLAB来实现文中提到的算法，并且取得了不错的效果。1.1图像复原的选题背景及意义图像复原就是研究如何从所得的变质图像中复原出真实图像，或说是研究如何从获得的信息中反演出有关真实目标的信息。造成图像变质或者说使图像模糊的原因很多，如果是因为在摄像时相机和被摄景物之间有相对运动而造成的图像模糊则称为运动模糊。所得到图像中的景物往往会模糊不清，我们称之为运动模糊图像。运动模糊图像在日常生活中普遍存在，给人们的实际生活带来了很多不便。近年来，在数字图像处理领域，关于运动模糊图像的复原处理成为了国内外研2究的热点问题之一，也出现了一些行之有效的算法和方法。介是这些算法和方法在不同的情况下，具有不同的复原效果。因为这些算法都是其作者在假定的前提条件下提出的，而实际上的模糊图像，并不是一定能够满足这些算法前提，或者只满足其部分前提。作为一具实用的图像复原系统，就得提供多种复原算法，使用户可以根据情况来选择最适当的算法以得到最好的复原效果。图像复原关键是要知道图像退化的过程，即要知道图像退化后的图像进行复原处理非常具有现实意义。图像复原的目的就是根据图像退化的先验知识，找到一种相应的反过程的方法来处理图像，从而尽量得到原来图像的质量，以满足人类视觉系统的要求，以便观赏、识别或者其它应用的需要。1.2图像复原方法图像复原技术在实际生活中有着很广泛的应用。图像复原算法有线性和