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武汉理工大学《专业综合课程设计》说明书目录摘要..................................................................................................................................................I1绪论.............................................................................................................................................12图像的噪声与退化.....................................................................................................................22.1图像的噪声..............................................................................................................................22.2图像的退化模型..............................................................................................................32.2.1一般退化模型.......................................................................................................32.2.2匀速直线运动模糊图像的退化模型...................................................................52.3点扩展函数......................................................................................................................52.4图像的运动模糊处理......................................................................................................63运动模糊图像的恢复.................................................................................................................83.1运动模糊退化函数的参数估计......................................................................................83.2运动模糊图像复原方法................................................................................................103.2.1逆滤波..................................................................................................................103.2.2维纳滤波.............................................................................................................114运动模糊图像恢复实现...........................................................................................................134.1逆滤波恢复实现.............................................................................................................134.2维纳滤波恢复实现.........................................................................................................145振铃效应...................................................................................................................................176心得体会...................................................................................................................................18参考文献.......................................................................................................................................19武汉理工大学《专业综合课程设计》说明书I摘要图像复原技术也常被称为图像恢复技术，图像恢复技术能够去除或减轻在获取数字图像过程中发生的图像质量下降（退化）问题，从而使图像尽可能地接近于真实的场景。在拍摄过程中，相机和景物的相对运动会导致运动模糊，这种运动模糊现象是成像过程中普遍存在的，例如：在飞机或太空飞行器上拍摄的照片、战场上高速飞行的物体的运动照片。运动模糊图像的恢复是图像恢复的主要研究课题之一，其具有重要的现实意义。目前对于运动模糊图像的恢复研究主要是针对于水平方向的匀速运动产生的模糊图像，尝试使用各种图像恢复方法对图像进行恢复处理。而对于诸如运动模糊图像的退化过程、点扩展函数的建立以及任意直线方向运动模糊图像的恢复、仿真图像的正确生成等问题需要进一步的深入和关注。运动模糊图像产生的原因有很多，但根本原因都是因为在曝光时间内所拍摄的景物和相机的图像传感器之间发生了相对位置移动，一般这种相对运动用点扩散函数(pointspreadfunction,PSF)或运动模糊核来描述，这种相对位置移动有两种情况，一种是所拍摄的景物在相机曝光时间内相对于相机有相对运动，或者相机相对于所拍摄物体有旋转，这种情况下整幅照片不能用统一的PSF来描述；另一种情况是相机曝光时间内所拍摄的景物及背景之间没有相对运动，并且相机相对于所拍摄的景物没有旋转，此时整幅运动模糊图像具有统一或者近似统一的PSF。对于退化的复原，一般采用两种方法，一种方法适用于对图像缺乏先验知识的情况，此时可以对退化过程建立模型，进行描述，进而寻找一种去除或消弱其影响的过程；另一方面，若对于原始图像有足够的先验知识，则对原始图像建立一个数学模型，并根据它对退化图像进行拟合会更有效。本文则主要针对图像的运动模糊来进行逆滤波和维纳滤波方面的研究。关键字：图像的运动模糊维纳滤波逆滤波武汉理工大学《专业综合课程设计》说明书11绪论图像复原是图像处理中的重要内容，它的主要目的就是改善图像的质量，研究如何从所得到的变质图像中复原出真实的图像，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。从历史来看，数字图像处理研究有很大部分是在图像恢复方面进行的，包括对算法的研究和针对特定问题的图像处理程序的编写。数字图像处理中很多值得注意的成就就是在这方面取得的。近年来，在数字图像领域，关于运动模糊图像的复原问题成为了国内外研究的热点问题之一，也出现了一些行之有效的算法和方法，但是这些算法和方法在不同的情况下具有不同的复原效果，因为这些算法都是在作者假定的前提情况下提出的，而实际上的模糊图像，并不一定能够满足这些算法的前提，或者只能满足其中的一部分前提。作为一个使用的图像复原系统，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做最好的复原效果。运动造成图像的退化是非常普遍的现象，例如无人侦察机在高速运动中进行拍摄，由于振动、飞机的运动及相机的摆动等原因使相机在曝光时被照物影像与感光介质之间存在相对运动，这种相对运动会造成图像的模糊，使图像产生拖尾效应，极大地影响了相机的成像质量，这种图像会造成目标很难识别或无法提取，所以必须对其进行恢复。除此之外，对于运动模糊图像的复原方法研究具有非常大的现实意义，因为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变甚至是危及人的生命安全，一个典型的例子就是随着我国经济迅速发展，城市中的汽车越来越多，汽车的增加引发了很多交通事故，其中一个很重要的原因就是有些司机缺乏交通安全意识，在灯控路口乱闯红灯或超速行驶，这些交通事故不仅危害到人们的生命安全，而且给国家带来了大量的经济损失。现在很多城市的重要交通路口都设置了“电子眼”交通监视系统，它能够及时记录下闯红灯车辆的车牌号，由于车辆在闯红灯时速度较高，所以摄像机摄取的画面有时是模糊的，这就需要运用运动模糊图像复原技术进行图像复原，所以很有必要对运动模糊图像的恢复做深入的研究。武汉理工大学《专业综合课程设计》说明书22图像的噪声与退化2.1图像的噪声噪声可以理解为妨碍人的视觉器官或传感器对所接受图像源信息进行理解或分析的各种因素。一般噪声是不可预测的随机信号，它只能用概率统计的方法去认识。噪声对运动模糊图像处理的各种环节以及输出结果的全过程都有影响。因此，一个良好的图像处理系统不论是模拟处理还是计算机处理无不把减少噪声作为主攻目标，去噪已经成为运动模糊图像处理中的极其重要的步骤，也是图像处理的一个研究重点。按照不同的分类方式，可以对噪声按以下几种方法分类：(1)按干扰源分类图像噪声按其干扰源可分为外部噪声和内部噪声。外部噪声是指从处理系统外来的影响，如天线干扰或电磁波从电源线串入系统的噪声。内部噪声主要有四种基本形式。1)由光和电的基本性质引起：如电流可看作电子或空穴运动，这些粒子运动产生随机散粒噪声；导体中电子流动的热噪声；光量子运动的光量子噪声等。2)机械运动产生的噪声：接头震动使电流不稳，磁头或磁带、磁盘抖动等。3)元器件噪声：如光学底片的颗粒噪声，磁带、磁盘缺陷噪声，光盘的疵点噪声等。4)系统内部电路噪声：如CRT的偏转电路二次发射电子等噪声。(2)按对信号的影响分类按噪声对信号的影响可分为加性噪声和乘法噪声两大类。设f(x,y)为信号，n(x,y)为噪声，影响信号后的输出为g(x,y)。1)加性噪声g(x,y)=f(x,y)+n(x,y)(2-1)形成的波形是噪声和信号的叠加，其特点是n(x,y)和信号无关，如一般的电子线性放大器的噪声。不论输入信号大小，其输出总是与噪声相叠加。2)乘性噪声g(x,y)=f(x,y)[1+n(x,y)]=f(x,y)+f(x,y)n(x,y)(2-2)其输出是两部分的叠加，第二个噪声项信号受f(x,y)的影响，f(x,y)越大则第二项越大，即噪声项受信号的调制。如光量子噪声、底片颗粒噪声都随信号增大而增大。乘性噪声模武汉理工大学《专业综合课程设计》说明书3型和分析计算都比较复杂，当信号变化很小时，第二项近似不变，此时可用