1、2022年3月24日星期四圖像處理技術 中國計量學院光電學院1第第4章章 圖像恢復技術圖像恢復技術Institute of Optoelectronic Technology China Jiliang University2022年3月24日星期四圖像處理技術 中國計量學院光電學院2第第4章章 圖像恢復技術圖像恢復技術4.1 圖像退化及模型4.2 噪聲及其描述4.3 空域噪聲濾波器4.4 組合濾波器4.5 頻域周期噪聲濾波器4.6 逆濾波4.7 維納濾波2022年3月24日星期四圖像處理技術 中國計量學院光電學院3 圖像恢復：圖像處理中的一大類技術 認為圖像質量是在某種情況/條件下退化或惡化

2、了，需要根據相應的退化模型和知識重建或恢復原始的圖像 圖像退化：由場景得到的圖像沒能完全地反映場景的真實內容，產生了失真等問題 模糊模糊：在圖像采集過程中產生的退化 噪聲噪聲：在圖像記錄過程中產生的退化4.1 圖像退化及模型圖像退化及模型2022年3月24日星期四圖像處理技術 中國計量學院光電學院4圖像退化模型： 圖像退化過程被模型化為一個作用在輸入圖像 f (x, y)上的系統H。它與一個加性隨機噪聲n(x, y)的聯合作用導致產生退化圖像g(x, y) 。 恢復圖像就是要在給定g(x, y) 和代表退化的H的基礎上得到對f (x, y)的某個近似的過程。這里假設已知n(x, y)的統計特性

3、4.1 圖像退化及模型圖像退化及模型2022年3月24日星期四圖像處理技術 中國計量學院光電學院54.1 圖像退化及模型圖像退化及模型2022年3月24日星期四圖像處理技術 中國計量學院光電學院64.1 圖像退化及模型圖像退化及模型2022年3月24日星期四圖像處理技術 中國計量學院光電學院74.2 圖像噪聲及描述圖像噪聲及描述最常見的圖像退化因素之一最常見的圖像退化因素之一 噪聲示例：噪聲示例：(1) (1) 熱噪聲熱噪聲(2) (2) 閃爍噪聲閃爍噪聲(3) (3) 發射噪聲發射噪聲(4) (4) 有色噪聲有色噪聲2022年3月24日星期四圖像處理技術 中國計量學院光電學院84.2 圖像噪

4、聲及描述圖像噪聲及描述(1)熱噪聲熱噪聲 又稱白噪聲白噪聲。是由導體中電子的熱震動引起的，它存在于所有電子器件和傳輸介質中。它是溫度變化的結果，但不受頻率變化的影響。熱噪聲是在所有頻譜中以相同的形態分布。 2022年3月24日星期四圖像處理技術 中國計量學院光電學院9 閃爍噪聲又稱為閃爍噪聲又稱為1/f1/f噪聲。由于傳輸噪聲。由于傳輸媒介表面不規則性或其顆粒狀性質而導媒介表面不規則性或其顆粒狀性質而導致的隨機噪聲。致的隨機噪聲。4.2 圖像噪聲及描述圖像噪聲及描述(2) (2) 閃爍噪聲閃爍噪聲2022年3月24日星期四圖像處理技術 中國計量學院光電學院10(3) 發射噪聲發射噪聲 也稱散彈

5、噪聲，是由真空電子管也稱散彈噪聲，是由真空電子管和半導體器件中電子發射的不均勻和半導體器件中電子發射的不均勻性引起的性引起的 4.2 圖像噪聲及描述圖像噪聲及描述2022年3月24日星期四圖像處理技術 中國計量學院光電學院11(4) 有色噪聲有色噪聲 噪聲是一個隨機過程，而隨機過程有其功率譜密度函數，功率譜密度函數的形狀則決定了噪聲的“顏色”。 白色包含了所有的顏色，因此白噪聲的特點就是包含各種噪聲。白噪聲定義為在無限頻率范圍內功率密度為常數的信號，這就意味著還存在其它“顏色”的噪聲， 有色噪聲是指任意一個具有非白色頻譜的寬帶噪聲。 大多數的音頻噪聲，如移動汽車的噪聲，計算機風扇的噪聲，電鉆的

6、噪聲，周圍人們走路的噪聲等等，其頻譜主要都是非白色低頻段頻譜。而且，通過信道的白噪聲受信道頻率的影響而變為有色的。 4.2 圖像噪聲及描述圖像噪聲及描述2022年3月24日星期四圖像處理技術 中國計量學院光電學院12噪聲概率密度函數（噪聲概率密度函數（PDF）噪聲本身的灰度可看作隨機變量，噪聲本身的灰度可看作隨機變量，其分布可用概率密度函數來刻畫其分布可用概率密度函數來刻畫4.2 圖像噪聲及描述圖像噪聲及描述2022年3月24日星期四圖像處理技術 中國計量學院光電學院13(1) 高斯噪聲高斯噪聲4.2 圖像噪聲及描述圖像噪聲及描述2022年3月24日星期四圖像處理技術 中國計量學院光電學院14

7、(2) 均勻噪聲均勻噪聲4.2 圖像噪聲及描述圖像噪聲及描述2022年3月24日星期四圖像處理技術 中國計量學院光電學院15(3) (3) 脈沖（椒鹽）噪聲脈沖（椒鹽）噪聲4.2 圖像噪聲及描述圖像噪聲及描述2022年3月24日星期四圖像處理技術 中國計量學院光電學院16均值濾波器均值濾波器(1) 算術均值濾波器算術均值濾波器4.3 4.3 空域噪聲濾波器空域噪聲濾波器2022年3月24日星期四圖像處理技術 中國計量學院光電學院17(2) 幾何均值濾波器幾何均值濾波器4.3 4.3 空域噪聲濾波器空域噪聲濾波器2022年3月24日星期四圖像處理技術 中國計量學院光電學院18(3) 諧波均值濾波

8、器諧波均值濾波器4.3 4.3 空域噪聲濾波器空域噪聲濾波器2022年3月24日星期四圖像處理技術 中國計量學院光電學院19(4) 逆諧波均值濾波器逆諧波均值濾波器4.3 4.3 空域噪聲濾波器空域噪聲濾波器2022年3月24日星期四圖像處理技術 中國計量學院光電學院20(5) (5) 非線性均值濾波器非線性均值濾波器如果權是常數，非線性均值濾波器就簡化為同態濾波器如果權是常數，非線性均值濾波器就簡化為同態濾波器4.3 4.3 空域噪聲濾波器空域噪聲濾波器2022年3月24日星期四圖像處理技術 中國計量學院光電學院214.3 4.3 空域噪聲濾波器空域噪聲濾波器2022年3月24日星期四圖像處理技術 中國計量學院光電學院22排序統計濾波器排序統計濾波器(1) (1) 中值濾波器中值濾波器4.3