[發(fā)明專利]一種高能X射線圖像盲復(fù)原方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2021-02-05
• 公開（公告）號: CN112819723B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王肖霖;吳藝;李慶武;許金鑫;王純款;張杉;馬云鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 許婉靜

本發(fā)明公開了一種高能X射線圖像盲復(fù)原方法及系統(tǒng)。首先，根據(jù)高能X射線圖像灰度分布集中且連續(xù)的特性，提出圖像區(qū)域極值的定義；然后，采用l₀范數(shù)約束圖像的區(qū)域極值和模糊核，結(jié)合圖像的梯度先驗，在MAP框架上構(gòu)建圖像盲復(fù)原模型；接著，通過半二次分裂法及快速傅里葉變換交替求解清晰圖像與模糊核，并采用線性近似和加速共軛梯度法來加速子問題的求解；最后，通過骨架提取與遍歷的方法獲取初步估計的模糊核的主要結(jié)構(gòu)信息，在模糊核交叉滑動窗口內(nèi)構(gòu)造連續(xù)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并利用優(yōu)化后的模糊核k對模糊圖像非盲去卷積，得到清晰圖像。本發(fā)明更好地去除高能X射線圖像中的系統(tǒng)模糊，提高圖像的質(zhì)量，為圖像的非線性重建估計出更加準(zhǔn)確的模糊核。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高能X射線圖像盲復(fù)原方法及系統(tǒng)，屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在目前診斷和測試核武器的技術(shù)中，高能X射線照相常常被用來診斷客體在爆炸轟炸過程中的密度信息以及結(jié)構(gòu)信息變化，在國防領(lǐng)域具有非常重要的意義。高能X射線照相成像圖像的質(zhì)量明顯影響著診斷測試的效果。由于其成像系統(tǒng)的復(fù)雜性，在成像、傳輸和接收等多個過程中容易產(chǎn)生各種退化因素，因此成像存在噪聲大、含畸變、模糊嚴(yán)重等問題，使得圖像質(zhì)量不佳。去除模糊退化的影響獲得更高質(zhì)量的圖像是X射線照相診斷技術(shù)的前提，需要用到圖像復(fù)原技術(shù)。

目前，基于邊緣估計、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及MAP框架下的圖像盲復(fù)原方法在實際中得到了廣泛的應(yīng)用。而基于邊緣估計的方法對圖像邊界信息的提取要求很高，對系統(tǒng)模糊影響的X射線圖像而言，并不能確保一定能提取到其有效邊界信息；由于X射線圖像數(shù)據(jù)集的限制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)方法難以實施；基于MAP框架的圖像盲復(fù)原方法通過引入各種先驗來克服圖像復(fù)原的病態(tài)性，但由于X射線圖像灰度集中且連續(xù)的特點，現(xiàn)有的先驗條件難以滿足提高X射線圖像質(zhì)量的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)對高能X射線圖像的復(fù)原效果不佳、對模糊核估計的準(zhǔn)確度不足的缺陷，提供一種高能X射線圖像盲復(fù)原方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種高能X射線圖像盲復(fù)原方法，包括以下步驟：

步驟1：獲取高能X射線模糊圖像b，構(gòu)建圖像盲復(fù)原模型；將高能X射線模糊圖像b輸入至構(gòu)建的圖像盲復(fù)原模型，初始化模糊核k₀，并根據(jù)模糊核k₀設(shè)定最大迭代尺度L_max及每一尺度的最大迭代次數(shù)N_max，得到關(guān)于待恢復(fù)的清晰圖像變量l的目標(biāo)函數(shù)一、待求解的模糊核變量k的目標(biāo)函數(shù)二；

步驟2：基于給定的高能X射線模糊圖像b，固定模糊核變量k，根據(jù)目標(biāo)函數(shù)一引入輔助變量，并將區(qū)域極值統(tǒng)一到同一模型中；引入等效線性算子，通過交替最小化及快速傅里葉變換對清晰圖像變量l進(jìn)行求解；

步驟3：基于給定的高能X射線模糊圖像b，固定清晰圖像變量l，根據(jù)目標(biāo)函數(shù)二引入輔助變量，利用清晰圖像變量l的梯度信息，通過交替最小化和加速共軛梯度法對模糊核變量k進(jìn)行求解，得到初步估計的模糊核k_e；

步驟4：得到初步估計的模糊核k_e后，提取初步估計的模糊核k_e的主要結(jié)構(gòu)，并通過滑動交叉窗口對模糊核進(jìn)行非連續(xù)性抑制，連續(xù)更新模糊核，最后對模糊核歸一化，得到優(yōu)化后的模糊核k_y；隨后利用優(yōu)化后的模糊核k_y對模糊圖像b非盲去卷積，得到清晰圖像l_y。

一種高能X射線圖像盲復(fù)原系統(tǒng)，包括以下程序模塊：