Размывание или ухудшение качества изображения может быть вызвано многими факторами:
Перемещение во время съемки изображения, камерой или, когда используется длительное время экспозиции, субъектом
Нефокусированная оптика, использование широкоугольной линзы, атмосферная турбулентность или короткое время экспозиции, что уменьшает количество захваченных фотонов
Искажение рассеянного света в конфокальной микроскопии
Размытое или ухудшенное изображение может быть приблизительно описано этим уравнением g = Hf + n.
|
g |
Размытое изображение |
|
H |
Оператор искажения, также называемый функцией разброса точек (PSF). В пространственной области PSF описывает степень, до которой оптическая система размывает (распространяет) точку света. PSF - это обратное преобразование Фурье оптической передаточной функции (OTF). В частотной области OTF описывает отклик линейной, позиционно-инвариантной системы на импульс. OTF - это преобразование Фурье функции точечного расширения (PSF). Оператор искажения, свернутый с изображением, создает искажение. Искажение, вызванное функцией точечного расширения, является только одним типом искажения. |
|
f | Исходное истинное изображение Примечание Изображение f на самом деле не существует. Это изображение представляет то, что бы вы имели, если бы у вас были идеальные условия получения изображения. |
|
n |
Аддитивный шум, вводимый во время получения изображения, который повреждает изображение |
На основе этой модели фундаментальной задачей устранения размытости является деконволюция размытого изображения с помощью PSF, который точно описывает искажение. Деконволюция - процесс обращения эффекта свертки.
Примечание
Качество размытого изображения в основном определяется знанием PSF.
Для иллюстрации этот пример делает четкое изображение и намеренно размывает его, свернув с PSF. В примере используется fspecial чтобы создать PSF, имитирующий размытие движения, задающий длину размытия в пикселях, (LEN=31) и угол размытия в градусах (THETA=11). После создания PSF в примере используется imfilter функция свертки PSF с исходным изображением, I, для создания размытого изображения, Blurred. Чтобы увидеть обратное размытие этого процесса, используя те же изображения, см. раздел Размытие изображений с помощью фильтра Винера.
I = imread('peppers.png'); I = I(60+[1:256],222+[1:256],:); % crop the image figure; imshow(I); title('Original Image');
LEN = 31; THETA = 11; PSF = fspecial('motion',LEN,THETA); % create PSF Blurred = imfilter(I,PSF,'circular','conv'); figure; imshow(Blurred); title('Blurred Image');
Панель инструментов включает четыре функции устранения размытия, перечисленные здесь в порядке сложности. Все функции принимают PSF и размытый образ в качестве своих основных аргументов.
Реализует решение методом наименьших квадратов. Необходимо предоставить некоторую информацию о шуме, чтобы уменьшить возможное усиление шума во время устранения размытия. Дополнительные сведения см. в разделе Размытие изображений с помощью фильтра Wiener. | |
Реализует решение для наименьших квадратов с ограничениями, в котором можно наложить ограничения на выходное изображение (по умолчанию используется требование сглаживания). Необходимо предоставить некоторую информацию о шуме, чтобы уменьшить возможное усиление шума во время устранения размытия. Дополнительные сведения см. в разделе Размытие изображений с помощью регуляризованного фильтра. | |
|
Реализует ускоренный, демпфированный алгоритм Люси-Ричардсона. Эта функция выполняет несколько итераций, используя методы оптимизации и статистику Пуассона. Нет необходимости предоставлять информацию об аддитивном шуме в поврежденном изображении. Дополнительные сведения см. в разделе Адаптация деконволюции Люси-Ричардсона для различных искажений изображения. | |
Реализует алгоритм слепой деконволюции, который выполняет дедупликацию без ведома PSF. Вы передаете в качестве аргумента свое первоначальное предположение в PSF. |
При использовании функций удаления размытия обратите внимание на следующее.
Размытие - итеративный процесс. Может потребоваться повторять процесс удаления размытия несколько раз, изменяя параметры, заданные для функций удаления размытия с каждой итерацией, до тех пор, пока не будет достигнуто изображение, которое, основываясь на пределах информации, является наилучшим приближением исходной сцены. На этом пути необходимо сделать множество суждений о том, являются ли вновь раскрытые элементы изображения особенностями исходной сцены или просто артефактами процесса удаления размытости.
Чтобы избежать «звонка» в размытом изображении, можно использовать edgetaper для предварительной обработки изображения перед передачей его в функции удаления размытия. Для получения дополнительной информации см. раздел Избегание вызывных сигналов в размытых изображениях.
Сведения о создании собственных функций устранения размытия см. в разделе Создание собственных функций устранения размытия.