對(duì)模糊圖像進(jìn)行綜合分析

由于視頻圖像極易受到天氣、照明環(huán)境、拍攝鏡頭質(zhì)量、拍攝目標(biāo)位置以及硬盤壓縮程度等的影響，導(dǎo)致許多的視頻圖像不能滿足用戶的微觀信息觀察的需求。因此對(duì)于模糊圖像的清晰化處理這一操作就顯得特別重要。

一、對(duì)模糊圖像進(jìn)行綜合分析

要實(shí)現(xiàn)對(duì)模糊圖像的處理，首先應(yīng)該對(duì)所需處理的模糊圖像有一個(gè)全面的了解。

（一）判斷圖像的模糊類型

圖像的模糊類型主要有衍射模糊、高斯模糊、散焦模糊、運(yùn)動(dòng)模糊等類型。高斯衍射模糊產(chǎn)生的主要原因是由于天氣中的水霧或灰塵顆粒所引起的模糊;高斯模糊則是看起來有些像透過半透明玻璃看圖像的效果;散焦模糊是因?yàn)槲矬w沒有在鏡頭的對(duì)焦的清晰范圍內(nèi)而產(chǎn)生的;運(yùn)動(dòng)模糊是由于物體快速運(yùn)動(dòng)或有抖動(dòng)的情況下引起的模糊。大體上來說，衍射模糊和高斯模糊體現(xiàn)在所有的圖像畫面的朦朧或雨霧狀的效果，而運(yùn)動(dòng)模糊和散性模糊則都是由于模糊核引起的。這二者的不同之處在于運(yùn)動(dòng)模糊圖像表現(xiàn)為上局部圖像的拖尾效果，散焦模糊則體現(xiàn)在散焦部位的擴(kuò)散效果。

（二）判斷模糊參數(shù)

對(duì)于運(yùn)動(dòng)模糊的參數(shù)主要進(jìn)行兩個(gè)方向的判斷：

一是判斷圖像中的物體的運(yùn)動(dòng)方向，確定其是模糊移動(dòng)還是上下或左右方向的抖動(dòng)，是直線運(yùn)動(dòng)還是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；

二是對(duì)于運(yùn)動(dòng)模糊中的直線運(yùn)動(dòng)要確定其模糊方向和模糊尺度這兩個(gè)重要的參數(shù)，而對(duì)于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)模糊則要確定其旋轉(zhuǎn)中心和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)。

對(duì)于散焦模糊則要解決其存在的散焦量問題，要對(duì)散焦分散圈進(jìn)行測(cè)量，確定其散焦數(shù)值。另外，在實(shí)踐中要注意區(qū)分發(fā)光點(diǎn)和反光點(diǎn)。通常情況下以發(fā)光點(diǎn)作為主要依據(jù)來確定物體脫離成像焦點(diǎn)平面的距離。

二、圖像復(fù)原的基本理論

所謂的圖像退化是指由于收集圖像設(shè)備、成像系統(tǒng)、圖像的處理技術(shù)或圖像采集時(shí)的自然狀況不佳等原因，使得得到的圖像沒能夠完全描述出真實(shí)場(chǎng)景中所體現(xiàn)的內(nèi)容，使得內(nèi)容發(fā)生失真現(xiàn)象。其中導(dǎo)致圖像退化的原因有很多，大致上可以分為不確定性因素和確定性因素。不確定性因素主要是指信號(hào)傳輸、數(shù)字化和記錄過程中的所產(chǎn)生的噪聲污染。例如，電荷耦合存儲(chǔ)器(CCD)作為接收信號(hào)傳輸過程中的所出現(xiàn)的電子干擾等。確定性因素包括成像系統(tǒng)調(diào)焦不當(dāng)或攝影鏡頭與目標(biāo)物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)等成像系統(tǒng)本身的不足。這些情況有可能導(dǎo)致最終獲得的圖像模糊。

圖像復(fù)原的任務(wù)是以保真度為準(zhǔn)則，消除或降低使圖像產(chǎn)生退化的因素，盡可能地恢復(fù)出真實(shí)的圖像內(nèi)容。圖像復(fù)原同樣也可以劃分為不確定性和確定性兩類。不確定性方法根據(jù)特定的隨機(jī)準(zhǔn)則找到最優(yōu)的復(fù)原方法，而確定性技術(shù)對(duì)于噪聲較小而且退化函數(shù)己知的圖像較為有效。典型的圖像復(fù)原技術(shù)就是根據(jù)圖像退化的先驗(yàn)或后驗(yàn)知識(shí)，建立退化模型，然后采用各種逆退化方法恢復(fù)原始圖像，改善圖像質(zhì)量。所以對(duì)圖像退化過程中的先驗(yàn)知識(shí)或后驗(yàn)知識(shí)掌握的越精確復(fù)原效果越好。

三、模糊圖像的若干處理方法

目前對(duì)于視頻圖像中的模糊圖像常用的技術(shù)手段主要有濾波去噪法、銳化法、改變圖像信噪比法、幀及幀的平均值法。

（一）濾波去噪法

濾波去噪法主要包括維納濾波、中值濾波和矢量濾波等。

采取濾波法用以進(jìn)行圖像的復(fù)原工作或用來改進(jìn)圖像的成像質(zhì)量主要有以下兩個(gè)思路：一是采用頻率域法，也就是說需要把圖像定義為二維信號(hào)， 并對(duì)其進(jìn)行二維傅立葉變換的信號(hào)增強(qiáng)，采用低通波段法(如：維納濾波)，以達(dá)到去掉圖像中的噪聲的目的;二是采用空間域法，即采用選取局部領(lǐng)域中的中間像素值的方法，通過使用高通波段用以增強(qiáng)邊緣的高頻信號(hào)(如中值濾波)，使之去除或減弱圖像中的噪聲，達(dá)到使得模糊的圖片變得清晰的目的。而矢量濾波則是專門使用在因運(yùn)動(dòng)造成的圖像模糊上，運(yùn)動(dòng)模糊主要分析運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)量(運(yùn)動(dòng)量為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在曝光時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)過的距離);矢量濾波器的主要原理則是可以通過對(duì)模糊圖像中的因移動(dòng)所形成的平行四邊形的模糊拖尾圖形， 來估算出運(yùn)動(dòng)模式和運(yùn)動(dòng)速度，進(jìn)而通過采用數(shù)學(xué)算法，估算出物體旋轉(zhuǎn)、平移的量，從而實(shí)現(xiàn)恢復(fù)圖像的清晰度。

（二）銳化法

圖像銳化的主要目的是在于補(bǔ)償圖像輪廓、突出圖像的邊緣信息以使圖像顯得更為清晰,從而符合人類的觀察習(xí)慣。圖像銳化的實(shí)質(zhì)是增強(qiáng)原圖像的高頻分量。常規(guī)的銳化算法就是以此為依據(jù),對(duì)整幅圖像進(jìn)行高頻增強(qiáng),結(jié)果呈現(xiàn)明顯噪聲。具體的操作為通過相鄰像素點(diǎn)之間的對(duì)比， 使圖像實(shí)現(xiàn)清晰化，提高對(duì)比度，使畫面更加鮮明，通常使用的工具主要包括進(jìn)一步銳化、邊緣銳化和智能銳化等。在使用時(shí)應(yīng)明確，銳化只能改善畫質(zhì)，對(duì)于嚴(yán)重模糊的圖像則無法校正。這僅僅是一種補(bǔ)償輪廓、突出邊緣信息以使圖像更為清晰的處理方法。為此,在對(duì)銳化原理進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上,提出了先用邊緣檢測(cè)算法檢出邊緣,然后根據(jù)檢出的邊緣對(duì)圖像進(jìn)行高頻增強(qiáng)的方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法有效地解決了圖像銳化后的噪聲問題。因此成為了應(yīng)用較為廣泛的工具，并在很多的圖像處理軟件中所應(yīng)用。

（三）改變圖像信噪比法

信噪比指的是圖像的信號(hào)內(nèi)容與所感知到的噪聲的比值。調(diào)節(jié)信噪比可以使得信號(hào)的噪聲及圖像的模糊程度達(dá)到一個(gè)均衡的狀態(tài)， 就像一個(gè)類似于立體聲調(diào)節(jié)器的功能，可以根據(jù)用戶實(shí)際需求進(jìn)行任意改變。如果圖像出現(xiàn)斑點(diǎn)多，噪聲大的現(xiàn)象，此時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)信噪比就會(huì)達(dá)到明顯的去模糊效果。但由于在實(shí)際生活中圖像的質(zhì)量及來源不同，使得能否通過調(diào)節(jié)信噪比的方法來提高圖像質(zhì)量這一方法還需要在實(shí)踐中加以嘗試。

（四）幀及幀的平均值法

幀及幀的平均值法是通過在所得到的存在多幀圖像的圖像畫面中，選定其中一幀較為清晰的圖像，并對(duì)其進(jìn)行疊加，用來求得幀的疊加效果或多幀平均值的效果。然后在這些操作的基礎(chǔ)上繼續(xù)使用相應(yīng)的濾波器，從而實(shí)現(xiàn)在圖像的固定對(duì)象中去除動(dòng)態(tài)噪聲的方法。