一种基于Golay序列互补码字集的运动模糊复原方法.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CN111210390A(43)申请公布日2020.05.29(21)申请号201910980412.9(22)申请日2019.10.15(71)申请人杭州电子科技大学地址310018浙江省杭州市江干区下沙高教园区(72)发明人崔光茫叶晓杰赵巨峰朱礼尧(74)专利代理机构杭州杭诚专利事务所有限公司33109代理人尉伟敏(51)Int.Cl.G06T5/00(2006.01)G06F17/16(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种基于Golay序列互补码字集的运动模糊复原方法(57)摘要本发明公开了一种基于Golay序列互补码字集的运动模糊复原方法，包括以下步骤：步骤s1：构造基础Golay配对矩阵；步骤s2：对Golay配对矩阵进行维度扩展；步骤s3：根据维度扩展后的Golay配对矩阵进行码字选择；步骤s4：根据码字控制相机获取相应帧数的模糊图像；步骤s5：根据码字和模糊图像进行PSF估计；步骤s6：根据模糊图像和PSF估计值进行全变分正则化联合复原；步骤s7：输出最终图像。本发明从图像获取角度出发，提出采用闪动快门成像技术获取连续帧间互补图像，能够有效的保留原始图像的高频信息，同时解决图像反卷积过程中由于频域零点所造成的图像不可逆，弥补了单帧图像复原过程中信息单一，噪声干扰的缺点，使复原图像更加清晰。CN111210390ACN111210390A权利要求书1/2页1.一种基于Golay序列互补码字集的运动模糊复原方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1：构造基础Golay配对矩阵；步骤s2：对Golay配对矩阵进行维度扩展；步骤s3：根据维度扩展后的Golay配对矩阵进行码字选择；步骤s4：根据码字控制相机获取相应帧数的模糊图像；步骤s5：根据码字和模糊图像进行PSF估计；步骤s6：根据模糊图像和PSF估计值进行全变分正则化联合复原；步骤s7：输出最终图像。2.根据权利要求1所述的一种基于Golay序列互补码字集的运动模糊复原方法，其特征在于，所述步骤s1中，假设一组低维Golay序列对为A和B，若A和B满足：其中表示矩阵A中第i行序列之间的相关函数，表示矩阵B中第i行序列之间的相关函数，k为常数，则通过这组低维Golay序列对构造基础Golay配对矩阵。3.根据权利要求1所述的一种基于Golay序列互补码字集的运动模糊复原方法，其特征在于，所述步骤s2中，设C和D为P×N的基础Golay矩阵对，则以C矩阵为上半部分，D矩阵为下半部分，形成高维矩阵M，则矩阵M的维度为2P×N，将矩阵M继续扩展一次，形成矩阵V，矩阵V的维度为2P×2N，根据实际需求，将Golay矩阵扩展成nP×nN维度的矩阵。4.根据权利要求1所述的一种基于Golay序列互补码字集的运动模糊复原方法，其特征在于，所述步骤s3中，根据扩展后的Golay矩阵挑选出符合要求、数量适中的码字数量，挑选码字的方法为：先将码字变换到频域中，计算码字的最小值和方差，选择其中最小值最大和方差最小的码字。5.根据权利要求1所述的一种基于Golay序列互补码字集的运动模糊复原方法，其特征在于，所述步骤s4中，通过步骤s3获取的码字进行实拍，将码字输入到单片机中，根据码字的0控制单片机的低电平输出，1控制单片机的高电平输出，单片机输出高电平时，相机快门开启，单片机输出低电平时，相机快门闭合。6.根据权利要求1所述的一种基于Golay序列互补码字集的运动模糊复原方法，其特征在于，所述步骤s5中，图像拍摄过程中相机获取的能量与相机快门的开关存在相关性，其PSF的能量分布于码字中1的个数分布呈正相关，根据水平方向模糊核像移量长度，将二进制码字序列以亚像素精度投影到对应像素能量中，并最终通过能量归一化的方式计算得到。7.根据权利要求6所述的一种基于Golay序列互补码字集的运动模糊复原方法，其特征在于，获得PSF像移尺度估计值d的方法为：其中，v为运动目标速度的估计值，由2CN111210390A权利要求书2/2页人工确定，L为物方成像距离，f为相机焦距，M为相机感光器像素尺寸，t为相机曝光时间，PSF像移尺度估计值d的单位为像素。8.根据权利要求1所述的一种基于Golay序列互补码字集的运动模糊复原方法，其特征在于，结合步骤s4获取的模糊图像和步骤s5获得的PSF进行联合复原，通过建立模型计算式：式中，g代表最终复原图像，代表L2范数的平方，表示平滑参数，n表示输入模糊图像的数量，表达式中第一项为保真项，第二项为正则化项，其中d1表示水平方向的梯度算子矩阵，d2表示垂直方向的梯度算子矩阵。9.根据权利要求1所述的一种基于Golay序列互补码字集的运动模糊复原方法，其特征在于，通过