【图像去模糊】非盲去模糊实景图像处理，使用点扩散函数（PSF）快速去除实景图像中的模糊附Matlab代码

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🔥 内容介绍

在数字图像处理领域，图像模糊是一个常见且棘手的问题，它可能由相机抖动、物体运动、光学系统缺陷等多种因素引起，严重影响图像的质量和后续应用。非盲去模糊作为一种有效的图像恢复技术，在已知点扩散函数（PSF）的情况下，能够快速且精准地去除实景图像中的模糊，为众多领域提供清晰的图像数据支持。

非盲去模糊的基本原理

非盲去模糊与盲去模糊的核心区别在于是否已知点扩散函数（PSF）。点扩散函数（PSF） 是描述光学系统或成像过程中，一个点光源在成像平面上所形成的扩散光斑的函数，它本质上反映了模糊的成因和特性。在非盲去模糊中，由于 PSF 是已知的，我们可以基于此构建清晰图像与模糊图像之间的数学关系。

模糊图像的形成过程可以用数学公式表示为：模糊图像 = 清晰图像 × PSF + 噪声。这里的 “×” 表示卷积运算。非盲去模糊的过程就是根据这个关系式，在已知模糊图像和 PSF 的前提下，通过一定的算法反推得到清晰图像，相当于对卷积过程进行逆运算。

利用 PSF 进行非盲去模糊的实景图像处理流程

确定 PSF

获取 PSF 是进行非盲去模糊的前提。在实景图像中，PSF 的获取方式有多种。如果是由于相机运动导致的模糊，可以通过相机的运动参数计算得到相应的 PSF；如果是已知的光学系统缺陷引起的模糊，可通过对该光学系统进行标定来获取 PSF；此外，也可以通过一些先验知识或专门的测量设备来确定 PSF。

图像预处理

在进行去模糊操作之前，需要对实景模糊图像进行预处理。这一步骤主要包括去除图像中的噪声，因为噪声会干扰去模糊算法的效果，导致恢复出的图像出现伪影或失真。可以采用均值滤波、高斯滤波、中值滤波等方法来抑制噪声，提高图像的质量。

执行去模糊算法

利用已知的 PSF 和预处理后的模糊图像，通过去模糊算法进行图像恢复。常用的去模糊算法有维纳滤波、约束最小二乘滤波等。维纳滤波能够在最小均方误差的意义下实现图像的恢复，它考虑了图像和噪声的统计特性，在信噪比已知的情况下具有较好的效果；约束最小二乘滤波则通过引入正则化项来约束解的平滑性，避免了去模糊过程中可能出现的病态问题。

结果后处理

去模糊后的图像可能还存在一些细节不够清晰或存在少量伪影的情况，需要进行后处理。可以采用锐化算法来增强图像的细节，如拉普拉斯锐化、USM 锐化等；同时，对图像的对比度、亮度等参数进行调整，使图像的视觉效果更佳。

非盲去模糊实景图像处理的优势

处理速度快

由于已知 PSF，非盲去模糊算法不需要像盲去模糊算法那样花费大量的时间去估计 PSF，大大减少了计算量，从而提高了处理速度，能够满足实时或近实时处理的需求。

恢复效果好

在 PSF 准确已知的情况下，非盲去模糊算法能够更精准地恢复清晰图像，减少了由于 PSF 估计不准确而导致的恢复误差，能够更好地保留图像的细节信息。

适用范围广

非盲去模糊技术适用于各种已知模糊成因的实景图像，如相机固定但被拍摄物体运动产生的模糊、相机运动产生的模糊、光学系统已知缺陷产生的模糊等，在监控安防、医学影像、遥感探测等领域都有广泛的应用。

应用场景

监控安防

在监控系统中，由于相机抖动、光线不足等原因，常常会得到模糊的监控图像，影响对目标的识别和追踪。利用非盲去模糊技术，结合已知的相机运动参数或光学系统特性得到的 PSF，能够快速恢复清晰的监控图像，为案件侦破、安全防范提供有力的支持。

医学影像

医学影像如 X 光片、CT 图像、MRI 图像等，其清晰度直接关系到疾病的诊断准确性。如果由于设备原因或患者运动导致图像模糊，通过非盲去模糊技术，根据设备的成像参数或运动信息确定 PSF，恢复清晰的医学影像，有助于医生更准确地观察病灶，提高诊断的精度。

遥感探测

遥感图像在获取过程中，可能会受到大气湍流、传感器运动等因素的影响而产生模糊。非盲去模糊技术可以利用已知的大气传输特性或传感器运动参数得到 PSF，对遥感图像进行去模糊处理，提高遥感图像的分辨率和清晰度，为国土资源调查、环境监测、城市规划等提供更可靠的图像数据。

发展趋势

随着计算机技术和数字图像处理算法的不断发展，非盲去模糊实景图像处理技术也在不断进步。一方面，新的去模糊算法不断涌现，如基于深度学习的非盲去模糊算法，通过训练神经网络来学习 PSF 与清晰图像之间的映射关系，进一步提高了图像恢复的效果和速度；另一方面，硬件设备的不断升级，如高性能 GPU 的应用，为非盲去模糊算法的实时处理提供了更强的计算能力支持。

同时，非盲去模糊技术与其他图像处理技术的融合也成为一种趋势，如与图像超分辨率重建技术结合，在去除模糊的同时提高图像的分辨率，进一步提升图像的质量。

⛳️ 运行结果

🔗 参考文献

[1] 朱侃逸,霍欢,龚如宾,等.基于非盲去模糊算法的图像复原[J].信息技术, 2014, 38(4):16-18,23.

[2] Li Jingjing,Liu Yunfei.图像去模糊系统频域优化设计[J].电子技术应用, 2019(007):045.

[3] 吴楠.基于非线性扩散方程和曲率项的彩色图像非盲去模糊[D].青岛大学[2025-08-16].DOI:CNKI:CDMD:2.1018.880340.

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