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专利号: 2018109613324
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于TV和小波正则化的空间变化模糊图像复原方法,包括以下步骤:(1)对模糊图像进行灰度化;

(2)根据灰度化的模糊图像构建模糊核分解模型,在所述模糊核分解模型中,采用奇异值分解方法将模糊核分解为基滤波矩阵和系数矩阵;

(3)应用所述模糊核分解模型,并结合TV正则项和小波正则项构建去模糊模型;

(4)将所述去模糊模型转化为增广拉格朗日形式后,在对增广拉格朗日形式的去模糊模型进行改进,得到新去模糊模型;

(5)采用ADMM算法对新去模糊模型进行数值迭代求解,获得复原图像。

2.如权利要求1所述的基于TV和小波正则化的空间变化模糊图像复原方法,其特征在于,在所述模糊核分解模型中,采用奇异值分解方法将模糊图像的模糊核分解为:其中,A为待分解的模糊核矩阵,Y,Z分别为模糊核矩阵A的左奇异矩阵和右奇异矩阵,S为模糊核矩阵A的奇异值矩阵,分解出的奇异值个数为分解基数k,模糊核分解后的基滤波矩阵B=Y,模糊核分解后的系数矩阵M=S×ZT。

3.如权利要求2所述的基于TV和小波正则化的空间变化模糊图像复原方法,其特征在于,步骤(3)中,构建的去模糊模型为:E(u,g)=Q(u,g)+λJ(u)

其中,Q(u,g)为保真项,λJ(u)为正则项,λ为正则化参数,用于平衡正则化项所占的权重,保真项Q(u,g)为:其中,u表示清晰图像的矩阵表示;g表示模糊图像的矩阵表示,μ为保真项系数;

正则项用来恢复图像的轮廓信息,正则项λJ(u)具体为:

λJ(u)=α||Cu||1+θ||Wu||1

其中,C为差分算子;W为用来恢复图像的细节信息的小波框架变换,为简化后续计算,取W为紧框架变换,即WTW=I,I表示单位矩阵,α,θ分别为非负正则化参数;

将保真项和正则项带入到去模糊模型中,则将求解去模糊模型转化为求最小化问题,即

4.如权利要求3所述的基于TV和小波正则化的空间变化模糊图像复原方法,其特征在于,步骤(4)中,在去模糊模型中,引入辅助变量ω,v,H,转化为约束最优化问题:将约束项ω=Mu,v=Cu,H=Wu代入到去模糊模型中,获得增广拉格朗日形式的去模糊模型:其中,q,p,t为增广拉格朗日形式引入的辅助变量,u表示清晰图像的矩阵表示;g表示模糊图像的矩阵表示,γ,β和ρ为增广拉格朗日项参数。

5.如权利要求4所述的基于TV和小波正则化的空间变化模糊图像复原方法,其特征在于,在式子(1)中引入广义逆矩阵M+=(MΤM)-1MΤ,将 转化为即得到新去模糊模型:

6.如权利要求5所述的基于TV和小波正则化的空间变化模糊图像复原方法,其特征在于,步骤(5)中,迭代过程如下式(3)所示:

7.如权利要求6所述的基于TV和小波正则化的空间变化模糊图像复原方法,其特征在于,步骤(5)中,求解的具体过程为:(a)按照公式(3)的迭代过程求出ui+1,并计算ui+1的峰值信噪比(PSNR) P2和ui的峰值信噪比P1;

(b)令迭代次数i加1,即i=i+1后,若迭代次数i大于等于最大迭代次数MAX,执行步骤(d),若迭代次数i小于最大迭代次数MAX,执行步骤(c);

(c)若峰值信噪比P2大于峰值信噪比P1,执行步骤(a),若峰值信噪比P2小于等于峰值信噪比P1,执行步骤(d);

(d)输出复原图像ufinal=ui-1。

8.如权利要求1~7任一项所述的基于TV和小波正则化的空间变化模糊图像复原方法,其特征在于,在采用ADMM算法对新去模糊模型进行数值迭代求解前,设置相关参数,具体包括分解基数k,保真项参数μ,正则项参数α和θ,ADMM迭代辅助变量ω,v,H,q,p,t的初值和相应的增广拉格朗日项参数γ,β和ρ;ADMM的最大迭代次数MAX,并设其迭代次数i的初值为0,其中MAX的取值为1,2,3,……,N,N为正整数。