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《华南理工大学》 2010年
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贝叶斯框架下图像恢复及相关技术的研究

肖宿  
【摘要】: 作为图像处理和计算机视觉的基础,图像恢复能够解决图像质量的退化问题。在许多应用领域,如遥感、医学成像和军事监察等,图像退化都是一个普遍存在且亟需解决的问题。因此,图像恢复技术受到广泛研究和应用。 本论文研究的重点是贝叶斯框架下的图像恢复问题,包括了参数估计、图像降噪和图像去模糊等。对贝叶斯框架下常见的图像恢复方法进行了深入的研究,针对其中存在的不足之处,如无法找到后验概率闭合形式的解,参数估计缺少良好的准则,最大后验概率属于点估计等,引入了分层最大似然估计方法和变分贝叶斯方法,并通过实验进行了分析验证。 本文的研究成果与创新主要包括: 1、针对实证分析法通常难以找到闭合形式解的问题,提出了一种分层最大似然估计法。实验结果表明,将该方法应用于图像恢复,可以加快图像恢复问题的求解速度,并且获得了比较理想的恢复结果。 2、针对Morozov离差原理、L曲线、广义交叉验证和期望最大化等经典参数估计算法的不足,提出了一种新的贝叶斯参数估计算法,该算法利用分层最大似然估计法,可以在图像恢复的过程中,同步地对多个模型参数进行估计。 3、提出了一种基于扩散技术的图像降噪算法,引入梯度算子作为原始图像的先验模型,并采用变分贝叶斯方法估计原始图像。实验结果表明,该算法克服了传统经验贝叶斯方法的不足。 4、提出了一种基于空间投影和混合模型的彩色图像降噪算法。在YCbCr空间下,该算法采用混合模型作为原始图像的先验模型,并基于分层最大似然估计方法估计原始图像。实验结果表明,该算法可使降噪后图像的信噪比平均提高1dB~3dB。 5、研究了噪声的分布特征,提出用拉普拉斯模分布模型刻画噪声,总变分模型描述原始图像的先验特征,并采用迭代重加权最小二乘法解决该了引入总变分模型和拉普拉斯模型带来的L1-优化问题。实验结果显示,拉普拉斯分布模型可以更真实地反映噪声的分布情况,迭代重加权最小二乘法的引入有效地提高了算法的时间性能。 6、将稀疏表示与分层最大似然估法相结合,提出了一种了稀疏图像去模糊算法。该算法引入Donoho等人的稀疏特征模型刻画系数向量的稀疏性,并采用总变分模型描述原始图像的先验特征,最后利用分层最大似然估计法推导原始图像。实验结果显示,该算法为稀疏表示技术用于图像恢复提供一通用的算法框架。 7、提出了一种基于调和模型图像去模糊算法,该算法利用调和模型刻画原始图像的分布特征,并通过分层最大似然估计法推导原始图像。实验结果表明,与基于最大后验概率的算法相比,该算法的时间性能和恢复结果更优。 8、提出了一种贝叶斯多信道图像盲去模糊算法,算法采用交叉关系模型和平滑模型组成的混合模型来描述点扩散函数的先验特征,同时还引入总变分模型刻画原始图像的先验特征,并基于分层最大似然估计算法推导原始图像和点扩散函数。实验结果表明,相比单信道的图像去模糊算法,多信道图像去模糊算法的恢复结果更优。与同类的多信道算法相比,该算法的速度更快,恢复效果更优。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP391.41

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 陈忠;基于贝叶斯理论的图像复原算法研究[D];武汉理工大学;2012年
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【参考文献】
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【共引文献】
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2 陈冰;赵亦工;李欣;;基于高斯尺度空间的末制导目标跟踪方法[J];兵工学报;2009年05期
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8 王磊;乳腺钼靶X光片上微钙化点的计算机辅助检测技术的研究[D];浙江大学;2010年
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1 金甲;全景视觉图像去噪与增强方法的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 李磊;分裂Bregman方法在图像处理中的应用[D];大连理工大学;2010年
3 蓝国宁;基于变分偏微分方程的细胞神经网络水下图像噪声抑制[D];中国海洋大学;2010年
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10 王雅萍;UAV影像自动配准与拼接方法研究[D];昆明理工大学;2010年
【同被引文献】
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3 孙伟峰;彭玉华;;一种改进的非局部平均去噪方法[J];电子学报;2010年04期
4 毕一鸣;马建华;路利军;刘楠;黄静;陈武凡;;基于标准剂量CT图像非局部权值先验的低剂量图像恢复[J];电子学报;2010年05期
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6 张小华;陈佳伟;孟红云;焦李成;孙翔;;基于方向增强邻域窗和非下采样Shearlet描述子的非局部均值图像去噪[J];电子与信息学报;2011年11期
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2 孙韶杰;模糊图像中感兴趣信息的盲复原方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
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【二级参考文献】
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【相似文献】
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5 汪海明,赵建业,程承旗,余道衡;细胞神经网络图像恢复新方法的研究[J];计算机工程与应用;2003年08期
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9 宣兆新;陆金桂;石云;吴慧;;基于改进的遗传算法的图像恢复[J];计算机应用与软件;2010年03期
10 姜龙飞;让湮远的历史清晰起来——“档案材料模糊褪变字迹、图像恢复处理系统”现场演示目击记[J];上海档案;1998年06期
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5 王鸿南;卫星在轨MTF测评研究及应用[D];南京理工大学;2004年
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7 牛志蕾;图像恢复中的PCG算法的正则化策略[D];河北工业大学;2003年
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