基于梯度自动激活的模糊图像盲复原方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105957043A(43)申请公布日2016.09.21(21)申请号201610458358.8(22)申请日2016.06.22(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市友谊西路127号(72)发明人张艳宁李海森巩东孙瑾秋张臻(74)专利代理机构西北工业大学专利中心61204代理人王鲜凯(51)Int.Cl.G06T5/00(2006.01)权利要求书3页说明书7页(54)发明名称基于梯度自动激活的模糊图像盲复原方法(57)摘要本发明公开了一种基于梯度自动激活的模糊图像盲复原方法，用于解决现有模糊图像盲复原方法实用性差的技术问题。技术方案是在图像梯度上估计模糊核，在迭代更新图像梯度估计和图像模糊核的过程中，以增量形式自动激活部分最重要的梯度成分为非零元素并对非零梯度值进行估计。进而只用含有稀疏非零元素的梯度图像更新模糊核。利用估计得到的准确模糊核。本发明能够针对多种模糊核和含有不同内容的模糊图像进行可靠复原，并得到高质量的清晰图像。模型中对梯度激活因子的稀疏约束以及的算法中停止条件设计使得算法能够估计得到的稀疏而准确的图像梯度、保证了算法对噪声的鲁棒和、参数的不敏感以及较好的时效性。CN105957043ACN105957043A权利要求书1/3页1.一种基于梯度自动激活的模糊图像盲复原方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、给定模糊图像y，首先求模糊图像y梯度利用图像在水平与垂直方向的梯度，定义为其中与分别表示模糊图像y在竖直方向与水平方向的梯度，即令和并且*表示卷积操作；步骤二、给定通过求解式(2)估计清晰图像梯度模糊核k和梯度激活因子τ:其中，τ为梯度激活因子，其中的元素仅取值0或1，用于指示中相应位置处的元素是否被激活，即当τj＝1时为非零值，即当τj＝0时必须为0，j表示τ和中的相同位n置，⊙表示逐元素点乘运算；Λ＝{τ:||τ||0≤κ,τ∈{0,1}}为τ的取值域，n表示的元素个数，λ和γ为非负惩罚系数，零范数||·||0表示τ中非零元素的个数，κ为大于等于1的正整数；式(2)中的约束项||k||1＝1,k≥0表示k中元素应为非负数且总和为1；对于式(2)的求解，首先，对于进行初始化，令然后循环执行以下步骤1和步骤2直到设定的迭代次数T；1.固定求解图像模糊核k；具体方法为：然后令k的解中的负数为零，并对k做归一化，即令其中ki表示k的第i个元素；式(2)存在一个封闭形式的解，利用快速傅里叶变化加快求解速度，求解公式为：其中，F(·)和F-1(·)分别表示二维快速傅里叶变换与逆变换，为F(·)的共轭，I为单位矩阵；通过式(4)求得固定图像情况下的模糊核；2.固定k，求解清晰图像梯度以及相应的梯度激活向量τ；具体方法为,首先引入中间变量并求解式(5)式(5)通过以下步骤迭代求解；1)变量初始化，令τ0＝0，k＝0，其中，0表示零向量，k表示迭代计数；定义目标函数值并计算f0；估计κ值；对当前模糊核k进行顺时针旋转180°后得到计算得到对g取绝对值，得到求的最大值为gmax，统2CN105957043A权利要求书2/3页计中大于δ×gmax的元素个数设为κ，其中δ为取值范围为[0,1)的实数；2)首先令k＝k+1，对当前模糊核k进行顺时针旋转180°后得到计算得到gk与和τ尺寸相同，通过gk中元素的值确定τk的中相同位置处的元素为0或1，即是否激活相应位置处的梯度；具体方法为，对gk取绝对值，得到依据元素值的大小从中取前κ个元素在中的空间位置，并记录在集合Ck中；由于与gk、和τ尺寸相同，Ck中的每个元素j∈Ck对应于gk、和τ中相应的位置；在每次迭代中，应保证任意放入Ck中的元素j∈Ck对应有即新被激活的梯度应为之前迭代中未被激活的；在记录Ck的同时，首先令τk＝τk-1，然后更新对于j∈Ck；定义Sk为一个记录τk中所有1元素位置的集合，用(Sk)C表示Sk的补集，全集为图像中的所有像素点的位置集合；3)在Co,o＝1,...k和Sk的基础上，求解式(6)得到其中和表示的子图像，各自的元素对应于Sk和Co中元素指定的位置；中元素仍保持原空间位置不变，因此为针对于Sk中元素的二维卷积；更新通过求解式(6)进行，令中被激活的图像梯度区域为令中未激活部分为零，即表示中被位置集合Sk指示的部分，表示中未被位置集合Sk指示的部分；式(6)通过以下方法迭代求解：i)初始化t＝0，其中为中被Sk指示的部分的值，t为迭代计数；定义目标函数值并计算g0；ii)令t＝t+1；计算其中通过对模糊核k进行顺时针旋转180°后得到，ρ为一个大于零的实数，表示梯度下降步长；iii)根据Co,o＝1,...k中元素指示位置，从d中提取得到k个子图分别