单幅图像复原的解析迭代快速频谱外推方法

摘要

本发明公开了一种单幅图像复原的解析迭代快速频谱外推方法，包括迭代系统初始化过程和解析迭代过程。其中：初始化过程计算降质图像频谱、设置初始迭代解、系统初始参数；解析迭代过程通过不断精细的梯度信息阈值收缩估计图像的水平和垂直方向梯度信息，通过解析迭代频谱和梯度信息频谱解析预测得到预测频谱，通过图像频谱合成校正将降质图像频谱和预测频谱解析合成校正得到高分辨率图像。本发明方法基于快速傅立叶变换技术，通过截止频率以下频谱，外推截止频率以上频谱，以很小的复杂度达到图像快速复原。去模糊和抑制噪声能力明显优于常规方法，信噪比得到显著提高。该方法非常便于利用快速傅立叶变换DSP芯片组成的图像处理硬件实现。

主权项

1.一种单幅图像复原的解析迭代快速频谱外推方法，其特征在于包括迭代系统初始化过程和解析迭代过程，即1.1 所述的迭代系统初始化过程包括：输入一幅待复原的M×N大小的降质图像u₀，计算降质图像频谱F(u⁰)；设置初始迭代解u⁽⁰⁾＝u₀，初始频谱校正图像w⁽⁰⁾＝u₀；设置迭代系统参数初始值：梯度信息阈值α⁽⁰⁾＞0，预测贡献度控制参数β⁽⁰⁾＞0，合成贡献度参数γ⁽⁰⁾＞1，图像频谱误差预设阈值ε≤10^-4；并设置空间不变成像系统的系统调制传递函数F(h)；1.2 所述的解析迭代过程包括如下步骤：步骤1：首先利用第k-1次的频谱校正图像w^(k-1)，其中k≥1，分别计算其在水平方向和垂直方向的向前差分，并利用第k-1次的梯度信息阈值α^(k-1)作阈值收缩判断，得到第k次的水平方向差分估计和垂直方向差分估计步骤2：将第k次的水平方向差分估计作快速傅立叶变换(FFT)得到水平方向高频频谱同样第k次的垂直方向差分估计作快速傅立叶变换(FFT)得到垂直方向高频频谱然后，利用计算得到的水平方向高频频谱垂直方向高频频谱以及第k-1次合成复原图像频谱F(u^(k-1))进行频谱预测得到第k次的预测频谱F(w^(k))；步骤3：利用图像频谱合成校正，将第k次的预测频谱F(w^k)和降质图像频谱F(u⁰)结合光学系统调制传递函数F(h)及其复共轭F(h)^*通过矩阵元素逐点相乘、相加和矩阵元素逐点相除的方式进行合成校正，得到合成校正频谱F(u^(k))；步骤4：采用2范数的平方计算第k次校正图像频谱F(u^(k))和第K-1次校正图像频谱F(u^(k-1))的误差，如果则转至步骤5，否则转至步骤6；步骤5：表明频谱外推没有收敛，则进行参数自适应校正，调整系统参数，转至步骤1，k＝k+1；步骤6：判断是否达到收敛条件如果到达则算法结束，输出复原图像，对合成校正图像F(u^(k))进行快速逆傅立叶变换得到复原图像。