[發明專利]基于四方向交疊組合稀疏全變分的圖像復原方法及系統

在審

• 申請號: 202111090577.2
• 申請日: 2021-09-17
• 公開（公告）號: CN113822813A
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 石蘭芳;昝明遠;周先春;王博文;范夢佳;汪志飛
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/10;G06F17/16
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 邵斌

本發明公開了圖像修復技術領域的一種基于四方向交疊組合稀疏全變分的圖像復原方法及系統。圖像復原方法包括：獲取待修復圖像；使用構建的四方向交疊組合稀疏全變分模型對待修復圖像進行修復，輸出修復好的圖像。通過使用構建的四方向交疊組合稀疏全變分模型對待修復圖像進行修復，充分挖掘圖像上四個方向的梯度信息，加以交疊組合，能在去除噪聲的同時保留圖像特征且抑制階梯效應。

技術領域

本發明屬于圖像修復技術領域，具體涉及一種基于四方向交疊組合稀疏全變分的圖像復原方法及系統。

背景技術

由于環境和圖像傳輸等各方面的影響，圖像在采集、傳輸、存儲等過程中往往會受到不同程度的噪聲污染，從而引起了圖像的退化并且嚴重降低了圖像質量。因此，圖像復原技術是圖像處理領域中一類非常重要的處理技術。現有技術中，圖像修復方法雖然具有保留圖像特征(邊緣、紋理部分)的優點，但同時也會產生階梯效應。

發明內容

為解決現有技術的不足，本發明提供一種基于四方向交疊組合稀疏全變分的圖像復原方法及系統，能在去除噪聲的同時保留圖像特征且抑制階梯效應。

為達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：

第一方面，本實施例提供一種基于四方向交疊組合稀疏全變分的圖像復原方法，包括：獲取待修復圖像；使用構建的四方向交疊組合稀疏全變分模型對待修復圖像進行修復，輸出修復好的圖像。

進一步地，所述四方向交疊組合稀疏全變分模型為：

其中，表示復原后的圖像，F表示模糊帶噪的退化圖像，U表示待修復圖像，H表示點擴散函數構造的模糊算子或恒等算子，K_h和K_v分別代表水平和垂直方向的差分卷積算子，K_d和K_b分別代表在對角線和反對角線的差分卷積算子，|| ||₂為歐幾里得范數，代表模擬未知數據先驗知識的正則化函數項，μ是起到平衡兩項作用的正則化參數。

進一步地，所述待修復圖像滿足周期性邊界條件。

進一步地，修復時，將待修復圖像的每個像素點在垂直、水平、對角線和反對角線四個方向上的梯度信息加以組合，形成組合梯度。

進一步地，修復時，將圖像的四個方向的差分矩陣運算視為卷積操作，采用基于拉格朗日的ADMM算法將受約束的優化問題分裂為若干個子問題，其中，子問題分別用二維快速傅里葉變換和優化最小化法，交替迭代獨立求解。

第二方面，提供一種基于四方向交疊組合稀疏全變分的圖像復原系統，包括：圖像采集模塊，用于獲取待修復圖像；圖像復原模塊，用于使用構建的四方向交疊組合稀疏全變分模型對待修復圖像進行修復，輸出修復好的圖像與現有技術相比，本發明所達到的有益效果：

(1)本發明通過使用構建的四方向交疊組合稀疏全變分模型對待修復圖像進行修復，充分挖掘圖像上四個方向的梯度信息，加以交疊組合，能在去除噪聲的同時保留圖像特征且抑制階梯效應；

(2)本發明將復雜問題分解成幾個獨立的子問題解決，并用FFT和MM算法交疊迭代求解子問題，去模糊時間也有較其他同類模型有縮短。

附圖說明

圖1是本發明實施例提供的一種基于四方向交疊組合稀疏全變分的圖像復原方法的主要流程示意圖；

圖2是σ＝15時圖像去噪后的復原結果圖：(a)含噪圖像，(b)TV+BOX模型復原圖，(c)TV4模型復原后圖，(d)OGSTV模型復原圖，(e)本發明新方法模型復原圖，(f)-(j)是(a)-(e)模型對應的局部放大圖；