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《中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)》 2010年
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航空异速像移模糊实时恢复算法研究与GPU平台实现

李仕  
【摘要】: 航空侦察飞机在做高速低空飞行的时候,飞机与地面目标间存在相对运动,在载机相机的CCD积分时间内,影像会在成像靶面上产生像移,致使成像模糊,降低侦察的质量。载机飞行姿态的不同,会产生不同性质的像移。使用简便的数字图像算法对各种航空模糊图像进行恢复会对所运行算法的有效性及实时性提出严格要求。 本文首先研究简单的前向像移模糊,提出用一维的维纳滤波(1DWF)算法来实现二维的模糊图像的实时恢复,在确保图像恢复质量的前提下将算法的运算量减少到原先的三分之一。在此基础上,本文对斜视成像所形成的异速像移模糊进行建模,根据像移量的不同对图像进行分割,并使用1DWF算法并行处理各分割区,实现斜视运动模糊图像的快速恢复。 旋转运动模糊是一种更为复杂的异速像移模糊,本文用基于Bresenham画圆法的坐标转换方法将旋转圆弧上的空间变化模糊转变为常见的线性空间不变模糊,使用1DWF算法对圆弧轨迹上的像素点进行模糊恢复,解决航空成像时旋转运动模糊的实时恢复问题。 在单一像移模糊的研究基础上,本文进一步提出一种针对多重模糊的图像恢复算法,解决航空成像中多重模糊同时作用时的图像恢复问题。对空间不变模糊的点扩散函数进行合并,减少多重模糊恢复过程的计算误差累计,通过一次解卷积运算实现多重空间不变模糊图像的恢复。 在实现各种像移模糊有效恢复的同时,本文对各算法的运算量进行分析,使用改进的实数FFT算法替代原图像恢复算法中的复数FFT算法,将图像恢复算法的运算量减少到原先的50%。在此基础上提出一种彩色图像的数据合并处理算法,将彩色运动模糊图像的处理速度提高了3倍,实现彩色运动模糊图像的实时恢复。 在算法自身效率优化的基础上,本文应用GPGPU技术将算法移植到图形处理器(GPU)平台上,借用GPU硬件并行架构的并行计算能力,进一步的提升算法的运算速度。本文算法在GPU处理平台下用7.95ms即能恢复一帧1024x1024 24位彩色运动模糊图像,恢复图像的PSNR值为31.45。文中最后给出航空成像异速像移实时恢复算法的总体设计方案。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)
【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】
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1 徐树奎;基于计算摄影的运动模糊图像清晰化技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
2 李刚;航空成像去运动模糊技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2011年
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【参考文献】
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1 丁艺芳;基于小波变换和视觉系统的图像质量综合评价新算法[D];上海大学;2001年
2 刘明;基于图像复原的航空摄影前向像移检测及补偿技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2005年
3 刘微;运动模糊图像恢复算法的研究与实现[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2006年
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2 吴宏圣;TDICCD全景航空相机像移补偿研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2003年
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【共引文献】
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3 张朝阳;廖广军;戚其丰;;直线运动模糊图像的点扩展函数的研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
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8 张敏;于波;张利;陈园;屠立平;张志枫;费兆馥;许家佗;;不同健康状态舌像颜色与纹理的特征分析[A];全国第十二次中医诊断学术年会论文集[C];2011年
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1 何慧娟;基于多传感器的移动机器人障碍物检测与定位研究[D];安徽工程大学;2010年
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10 艾广燚;基于DSP的航空相机地面景物模拟系统的研究[D];长春理工大学;2010年
【同被引文献】
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1 刘阳;王福利;常玉清;吕哲;;黑白棋盘格角点检测算法[J];东北大学学报(自然科学版);2007年08期
2 刘明,匡海鹏,吴宏圣,刘钢,修吉宏,翟林培;像移补偿技术综述[J];电光与控制;2004年04期
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5 余英林,田菁,蔡志峰;图像视觉感知信息的初步研究[J];电子学报;2001年10期
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7 张良;王海丽;吴仁彪;;基于改进局部不变特征的兴趣点匹配[J];电子与信息学报;2009年11期
8 罗钧;王莲;侯艳;;摄像机标定的棋盘格亚像素角点检测[J];重庆大学学报;2008年06期
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10 陈前荣,陆启生,成礼智;运动模糊图像的运动模糊方向鉴别[J];国防科技大学学报;2004年01期
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1 李兴华;高分辨力空间摄影相机像移补偿控制技术研究[D];中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2000年
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6 陈前荣;目标图像的光学相关识别与运动模糊图像恢复[D];国防科学技术大学;2004年
7 张会章;基于视觉感知的图像理解方法研究[D];西北工业大学;2003年
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9 吴亚东;图像复原算法研究[D];电子科技大学;2006年
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1 李友一;空间相机偏流角控制的研究[D];中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2001年
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6 杨彦;图像复原算法研究[D];四川大学;2004年
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8 马明;运动模糊图像的判定与恢复[D];大连理工大学;2006年
9 张云霞;运动模糊图像的复原与重构[D];大连理工大学;2006年
10 伊世明;立体匹配中的若干问题研究[D];国防科学技术大学;2006年
【二级引证文献】
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1 宫左晓东;基于马尔可夫随机场的图像恢复和增强[D];武汉理工大学;2012年
2 陈建功;运动模糊图像复原算法研究[D];南昌航空大学;2012年
【二级参考文献】
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1 李道京,张春荣,李建玲,俞卞章;小型近程合成孔径雷达的研制与成像处理[J];兵工学报;2003年01期
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7 夏明革,何友,唐小明,夏仕昌;多传感器图像融合综述[J];电光与控制;2002年04期
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1 李兴华;高分辨力空间摄影相机像移补偿控制技术研究[D];中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2000年
2 丁艺芳;基于小波变换和视觉系统的图像质量综合评价新算法[D];上海大学;2001年
3 刘明;基于图像复原的航空摄影前向像移检测及补偿技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2005年
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1 李友一;空间相机偏流角控制的研究[D];中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2001年
2 赵凌;图像盲恢复的算法研究[D];大连海事大学;2003年
3 刘艳春;利用传播波方程作运动模糊图像质量恢复的客观评价[D];暨南大学;2002年
4 吴宏圣;TDICCD全景航空相机像移补偿研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2003年
5 徐鲁安;图象质量评价方法的研究与实现[D];浙江大学;2003年
6 李红阳;运动图像恢复[D];清华大学;2002年
7 明文华;运动模糊图像复原算法研究[D];安徽大学;2004年
8 崔清亮;图像质量评价在虹膜识别中的应用研究[D];吉林大学;2004年
9 谢义方;数字图像复原算法研究[D];湖南大学;2004年
10 杨彦;图像复原算法研究[D];四川大学;2004年
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5 王振国;遥感影像中大气模糊消除恢复算法研究[D];解放军信息工程大学;2010年
6 毛华庆;基于GPU优化的三维实时渲染技术的研究[D];武汉大学;2010年
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9 葛子厚;基于GPU动态误差度量的大规模地形绘制方法[D];吉林大学;2012年
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5 魏卓群;GPU并行免疫算法在冷轧生产调度中的应用[D];大连理工大学;2010年
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7 谭洪颂;基于GPU加速的真实感渲染系统研究与实现[D];大连理工大学;2010年
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