[發明專利]使用多尺度非局部正則的模糊核估計方法

在審

• 申請號: 201410750864.5
• 申請日: 2014-12-09
• 公開（公告）號: CN104599242A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 王爽;焦李成;藺少鵬;岳波;劉紅英;熊濤;馬晶晶;羅萌
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種使用多尺度非局部正則的模糊核估計方法，包括如下步驟：

步驟1：將待處理的模糊圖像y用大小為k_size_guess×k_size_guess、標準差為k_size_guess/6的高斯模糊核進行模糊處理4次，處理后的圖像記為y⁰，用以平滑圖像中的噪聲影響；

步驟2：計算指示步驟1中處理后的圖像y⁰的梯度邊緣的映射圖；

步驟3：根據預先設定的模糊核的大小k_size_guess×k_size_guess與設定的最粗略層的模糊核的大小3×3的比例關系計算迭代金字塔的層數num_levels；

步驟4：使用雙線性插值的方法縮放y⁰至當前圖像迭代金字塔的最粗略層的大小，m被用來標記在迭代金字塔的哪一層，初始為0，即最粗略層；

步驟5：將步驟2計算出來的梯度邊緣的映射圖使用最近鄰插值算法縮放至與同樣的大小，其中，m＝0，...，num_levels，然后二值化，得到該金字塔層的初始二進制掩模；

步驟6：將步驟5得到的該金字塔層的初始二進制掩模利用圓盤半徑為3×3的結構元素進行膨脹運算，記為rmap_m，m＝0，...，num_levels；

步驟7：設置迭代次數為7，判斷是否為最后一次迭代且當前金字塔層數m≤1，若是則使用迭代再權重的最小二乘方法(IRLS)求解公式(1)得到中間迭代后驗圖像x，否則使用迭代再權重的最小二乘方法(IRLS)求解公式(2)得到中間迭代后驗圖像x；

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在如上的式子中，x是清晰的后驗圖像，ω_*是保真項||KD_*x-D_*y||²的權重系數，在保真項中，K，y，D_*分別是模糊核矩陣，模糊的輸入圖像矩陣以及在不同方向上的偏微分導數的矩陣形式，||·||²為矩陣的2范數的數學形式，α是是高斯正則項的正則權重，D_h和D_v是水平和垂直方向上的一階偏微分導數算子，P_i是是用來提取在后驗圖像x在位置i周圍大小為5×5的圖像塊，qⁱ為預先訓練好的基于圖像塊的先驗，qⁱ＝σⁱZⁱ+μⁱ，其中Zⁱ是用來逼近在像素i位置的樣例圖像塊，σⁱ為圖像塊在該位置的反差，μⁱ為圖像塊的均值，M為rmap₀的矩陣形式，|M|是指在M中的非零的元素，ρ()的代價的函數采用了Lorentzian代價的函數形式，即ρ()＝log(1+r²/2ξ²)，F_σ,x是后驗圖像x反差{σⁱ}的經驗累積分布，F_ref是參考圖像塊的局部反差的累積分布，γ為該項中的正則項權重，最后一項即是多尺度非局部正則項其中η是該項的正則權重，x_i是一個局部圖像塊，為非局部權重的向量，χ_i是相似的圖像塊向量；

步驟8：固定步驟7得到的中間迭代后驗圖像x不變，然后使用共軛梯度下降算法(CG)最小化其中ω_*為保真項的權重，δ_*為對應于D_*的偏微分導數，求解當前金字塔層迭代的模糊核k；

步驟9：以遞增倍數為上采樣(即插值將圖像變大)步驟7求解出來的中間迭代后驗圖像x和在當前金字塔層求解出來的模糊核k一次；

步驟10：如果m＜num_levels，則，用步驟9上采樣后的中間迭代后驗圖像x更新金字塔的當前層的num_levels，并且m＝m+1更新m，重復執行步驟5-9，如果m＝num_levels，輸出此時的模糊核k，并記其矩陣形式為K；

步驟11：使用半二次分割(Half?Quadratic?Splitting)的優化算法求解得到最終的清晰圖像x，半二次分割(Half?Quadratic?Splitting)的優化算法使用如下公式：

其中，P_i是從圖像中提取第i個圖像塊，logp(P_ix)是在先驗知識p下的第i個圖像塊的似然項，為保真項，λ為該項的系數,y為模糊的輸入圖像，x為欲待求解的清晰圖像。