数字图像处理学习笔记 第五章图像复原与重建

5.1图像退化/复原过程的模型

       5.1.1 什么是图像的退化

       图像退化，是指图像在形成、存储、处理和传输过程中，由于成像系统、存储设备、处理方法和传输介质的不完善，从而导致的图像质量下滑。

       5.1.2引起成像退化的原因

       成像系统焦散、成像设备与物体的相对运动、成像器材的固有缺陷、外部干扰等等

       5.1.3什么是图像的复原

       图像复原也称图像恢复，指的是对退化的图像进行处理，试图恢复降质的图像，还原真面目。

        5.1.4图像复原与图像退化的关系

       图像复原可以看作是图像退化的逆过程，是将图像退化的过程加以估计，建立退化的数学模型后，补偿退化过程造成的降质。

       在图像退化过程确知的情况下，图像退化的逆过程是有可能进行的。但实际情况经常是退化过程并不知晓，这种复原称为盲目复原。

       由于图像模糊的同时，噪声和干扰也会同时存在，这也为复原带来了困难和不确定性。

      5.1.5图像复原与图像增强的比较

       1.相同点

       与图像增强相似，图像复原的目的也是改善图像质量；

       图像复原与图像增强均可以使用空间域或频率域滤波实现。

       2.区别

       图像增强主要是一个主观过程，而图像复原主要是一个客观过程；

       图像增强被认为是一种对比度拉伸，提高图像的视觉质量；而图像复原技术根据相应的退化模型和知识来获取恢复原始图像的最优估值。

        5.1.6图像退化/复原模型

       图像复原即在给定的和H的基础上得到对的某个近似，通常采用线性的、空间不变的复原技术。

        如果退化系统（函数）H是线性空间不变系统：

        （1）线性：

1.                              齐次性： 

                             叠加性：

        （2）空间不变性：，即图像中任一像素点通过退化系统时的响应只取决于该点的输入值，而与该点的位置无关。

        退化图像可以表示为：

        空间模型：，*表示卷积，h(x,y)表示空域退化函数；

        频域模型：，H(u,v)表示频域退化函数。

5.2 噪声模型

        5.2.1噪声的概述

       噪声是图像中不希望有（或不需要）的部分，是最常见的退化因素之一；对信号来说，噪声是一种外部干扰（但噪声本身也是一种信号，携带了噪声源的信息）。数字图像的噪声主要来源于图像的获取和传输过程。

        获取图像的数字化过程，如图像传感器的质量和环境条件；

        图像传输过程中传输信道的噪声干扰，如无线网络传输的图像会受到光或其它大气因素的干扰。

        5.2.2噪声的模型

       图像中的噪声是随机的，其灰度值的统计特性可以用概率密度函数（PDF）或相应的累计分布函数（CDF）进行表征。