專利名稱：一種靜止背景中折返運(yùn)動目標(biāo)的離散退化圖像構(gòu)造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種靜止背景中折返運(yùn)動目標(biāo)的離散退化圖像構(gòu)造方法屬于一般的圖像數(shù)據(jù)處理或產(chǎn)生領(lǐng)域中通過使用多于一幅圖像的部分，尤其涉及一種離散運(yùn)動模糊圖像構(gòu)造方法。
背景技術(shù)：
如果在成像過程中圖像傳感器和目標(biāo)之間存在相對運(yùn)動，所得圖像就會產(chǎn)生運(yùn)動模糊現(xiàn)象。在日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、航空航天領(lǐng)域，這種現(xiàn)象非常普遍。雖然運(yùn)動模糊圖像在某些特殊領(lǐng)域中可以呈現(xiàn)出藝術(shù)的美感，但是在交通運(yùn)輸、工業(yè)生產(chǎn)等絕大多數(shù)領(lǐng)域，運(yùn)動模糊圖像卻只能給我們對圖像中目標(biāo)的識別以及對目標(biāo)細(xì)節(jié)信息的獲取帶來麻煩。 如交通運(yùn)輸領(lǐng)域中的電子眼，如果拍攝到圖像的模糊程度已經(jīng)給車牌號的辨識帶來困難，那么就很難對違章車輛按章處罰，不利于交通秩序的正常維護(hù)，給人們的生活造成安全隱患。避免圖像中運(yùn)動模糊現(xiàn)象的產(chǎn)生，普遍采用防抖技術(shù)，防抖技術(shù)包括光學(xué)防抖和電子防抖，光學(xué)防抖又分為鏡頭防抖和成像防抖，鏡頭防抖指的是在鏡頭中設(shè)置專門的防抖補(bǔ)償鏡組，根據(jù)相機(jī)的抖動方向和程度，補(bǔ)償鏡組相應(yīng)調(diào)整位置和角度，使光路保持穩(wěn)定，如佳能EF IS系列鏡頭、尼康VR系列鏡頭、適馬OS系列鏡頭；成像防抖指的是成像器件在感知相機(jī)抖動后，改變成像器件的位置或角度來保持成像的穩(wěn)定，這項技術(shù)在數(shù)碼相機(jī)時代得到了廣泛的應(yīng)用。電子防抖指的是通過對所成圖像進(jìn)行分析，然后利用算法對圖像進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆蓝都夹g(shù)，這項技術(shù)實際上是通過降低畫質(zhì)來補(bǔ)償抖動，試圖在畫質(zhì)和畫面抖動之間取得一個平衡點。電子防抖與光學(xué)防抖相比，具有成本低，效果差的特點，因此電子防抖僅用在低端相機(jī)中。但是，關(guān)于電子防抖的算法卻比光學(xué)防抖技術(shù)更受學(xué)術(shù)界的關(guān)注。對于電子防抖的算法，就是對應(yīng)學(xué)術(shù)界運(yùn)動模糊圖像的復(fù)原算法，現(xiàn)階段復(fù)原算法非常多，有傳統(tǒng)的逆濾波算法、維納濾波算法，還有卡爾曼濾波算法以及凸集投影法等眾多盲復(fù)原算法，直到現(xiàn)在，仍然有改進(jìn)的新算法不斷涌現(xiàn)出來。為了驗證這些新復(fù)原算法的適應(yīng)性，需要復(fù)原僅退化參數(shù)不同的退化圖像，并與原始圖像進(jìn)行比較。在每次采集圖像的時候，雖然我們可以根據(jù)需要人為設(shè)定圖像的退化參數(shù)，但卻無法避免隨機(jī)噪聲的影響，使得實際采集到的圖像序列除退化參數(shù)不同外，必然會受到隨機(jī)噪聲的影響，因此無法實際采集到僅退化參數(shù)不同的退化圖像。克服這個問題的辦法很簡單，就是用軟件模擬的方式對原始非退化圖像利用不同退化函數(shù)進(jìn)行人工退化。由Gonzalez等人著作，阮秋琦等人翻譯，并由機(jī)械工業(yè)出版社出版的《數(shù)字圖像處理》一書中總結(jié)了現(xiàn)有技術(shù)所采用的兩種人工退化圖像的方法第一種是空域卷積退化方法，如果原始圖像為f(x，y)，退化函數(shù)為h (x, y)，則退化圖像g(x, y)表示為g(x，y)=f(x，y)*h(x，y)式中，表示卷積運(yùn)算；對于MXN的離散圖像，第一種空域卷積退化方式得到退化圖像的過程可以進(jìn)一步寫成
權(quán)利要求
1.一種靜止背景中折返運(yùn)動目標(biāo)的離散退化圖像構(gòu)造方法，其特征在于所述方法包括以下步驟 a.在分辨率為M1XN1的靜止背景圖像中，存在分辨率SM2XN2(M2(MpN2U1)的目標(biāo)圖像，且所述的目標(biāo)圖像的行與列分別平行靜止背景圖像的行與列；以目標(biāo)圖像邊緣始終不超過靜止背景圖像邊緣為前提，將目標(biāo)圖像折返運(yùn)動過程分為m段單向運(yùn)動過程，第i(i =1，2，-,m)段單向運(yùn)動過程中，根據(jù)分辨率為M2XN2的目標(biāo)圖像沿其行或列方向運(yùn)動Iii個像素的距離，構(gòu)造出Iii個子圖像HgyU=I, 2，···, Iii)； b.將步驟a得到的ηι+η2+…+nm個子圖像按照如下公式進(jìn)行加權(quán)線性疊加
2.根據(jù)權(quán)力要求I所述的一種靜止背景中折返運(yùn)動目標(biāo)的離散退化圖像構(gòu)造方法，其特征在于所述的步驟a中，靜止背景圖像為f igbaekgMund，目標(biāo)圖像為Hgtjbjeet ;其中，figbackground為M1 X N1的矩陣，f Igobject為M2 X N2的矩陣；對應(yīng)第i個單向運(yùn)動過程的第I個子圖像figu，目標(biāo)圖像fig(Ajec;t的第I行第I列像素K1位于靜止背景圖像figbadtgr_d的第Xil行第yil列像素axil，yil位置，則對應(yīng)第i個單向運(yùn)動過程的第I個子圖像HgiilSM1XN1的矩陣，并且 figia(xil:xil+M2-l, yil:yil+N2-l)=figobJect,figia 的其余元素和 fIgbackground對應(yīng)位置元素相同；其中，xil:xil+M2-l表示第xil行至第xil+M2_l行,yil: yil+N2_l表示第yil列至第yil+N2-l列。
3.根據(jù)權(quán)力要求I所述的一種靜止背景中折返運(yùn)動目標(biāo)的離散退化圖像構(gòu)造方法，其特征在于所述的步驟a中，靜止背景圖像為f igbaekgr_d，目標(biāo)圖像為Hgtjbjeet ;其中，figbackground為M1 X N1的矩陣，fi g()bjec;t為M2 X N2的矩陣；對應(yīng)第i個單向運(yùn)動過程的第j (I 彡 j 彡 Iii-I)個子圖像 figi.j，有 figi,j(xijxij+M2-l, yi j:yi j +N2-1) =figobJect, figi,j 的其余元素和figbaekg_d對應(yīng)位置元素相同；其中，xij:xij+M2-l表示第xij行至第xij+M2_l行，yijyij+N2-l表示第yij列至第yij+N2-l列；如果目標(biāo)圖像figobJect向上運(yùn)動，則對應(yīng)第i個單向運(yùn)動過程的第j+Ι個子圖像figi,」+1為M1XN1的矩陣，并且figi, j+1(xij-l:xij+M2-2, yij :yij+N2-l)=f igobJect, figijJ+1 的其余元素和 f igbadtgr_d 對應(yīng)位置元素相同；其中，xij-1:xij+M2-2 表示第 xij-Ι 行至第 xij+M2_2 行，yij:yij+N2_l 表示第 yij 列至第yij+N2-l 列。
4.根據(jù)權(quán)力要求I所述的一種靜止背景中折返運(yùn)動目標(biāo)的離散退化圖像構(gòu)造方法，其特征在于所述的步驟a中，靜止背景圖像為f igbaekgMund，目標(biāo)圖像為Hgtjbjeet ;其中，figbackground為M1 X N1的矩陣，fi g()bjec;t為M2 X N2的矩陣；對應(yīng)第i個單向運(yùn)動過程的第j (I 彡 j 彡 Iii-I)個子圖像 figi.j，有 figi,j(xijxij+M2-l, yi j:yi j +N2-1) =figobJect, figi,j 的其余元素和figbaekg_d對應(yīng)位置元素相同；其中，xij:xij+M2-l表示第xij行至第xij+M2_l行，yijyij+N2-l表示第yij列至第yij+N2-l列；如果目標(biāo)圖像figobJect向下運(yùn)動，則對應(yīng)第i個單向運(yùn)動過程的第j+Ι個子圖像figi,」+1為M1XN1的矩陣，并且figi, j+1(xij+l:xi j +M2, yi j yi j +N2-1) =figobJect, figijJ+1 的其余元素和 figbad5gr_d 對應(yīng)位置元素相同；其中，xij+l:xij+M2 表示第 xij+1 行至第 xij+M2R, yij:yij+N2-l 表示第 yij 列至第 yij+N2_l列。
5.根據(jù)權(quán)力要求I所述的一種靜止背景中折返運(yùn)動目標(biāo)的離散退化圖像構(gòu)造方法，其特征在于所述的步驟a中，靜止背景圖像為f igbaekgr_d，目標(biāo)圖像為Hgtjbjeet ;其中，figbackground為M1 X N1的矩陣，fi g()bjec;t為M2 X N2的矩陣；對應(yīng)第i個單向運(yùn)動過程的第j (I 彡 j 彡 Iii-I)個子圖像 figi.j，有 figi,j(xijxij+M2-l, yi j:yi j +N2-1) =figobJect, figi,j 的其余元素和figbaekg_d對應(yīng)位置元素相同；其中，xij:xij+M2-l表示第xij行至第xij+M2_l行，yijyij+N2-l表示第yij列至第yij+N2-l列；如果目標(biāo)圖像figobJect向左運(yùn)動，則對應(yīng)第i個單向運(yùn)動過程的第j+Ι個子圖像figi,」+1為M1XN1的矩陣，并且figi, j+1(xij:xij+M2-I, yi j-1: yi j+N2-2) =f igobJect, figijJ+1 的其余元素和 f igbadtgr_d 對應(yīng)位置元素相同；其中，xij:xij+M2-l 表示第 xij 行至第 xij+M2-l 行，yi j_l: yi j+N2_2 表示第 yij_l 列至第yij+N2-2 列。
6.根據(jù)權(quán)力要求I所述的一種靜止背景中折返運(yùn)動目標(biāo)的離散退化圖像構(gòu)造方法，其特征在于所述的步驟a中，靜止背景圖像為f igbaekgr_d，目標(biāo)圖像為Hgtjbjeet ;其中，figbackground為M1 X N1的矩陣，fi g()bjec;t為M2 X N2的矩陣；對應(yīng)第i個單向運(yùn)動過程的第j (I 彡 j 彡 Iii-I)個子圖像 figi.j，有 figi,j(xijxij+M2-l, yi j:yi j +N2-1) =figobJect, figi,j 的其余元素和figbaekg_d對應(yīng)位置元素相同；其中，xij:xij+M2-l表示第xij行至第xij+M2_l行，yijyij+N2-l表示第yij列至第yij+N2-l列；如果目標(biāo)圖像figobJect向右運(yùn)動，則對應(yīng)第i個單向運(yùn)動過程的第j+Ι個子圖像figi,」+1為M1XN1的矩陣，并且figi, j+1(xij:xij+M2-I, yij+l:yij+N2)=figobJect, figijJ+1 的其余元素和 figbadtgr_d 對應(yīng)位置元素相同；其中，xij:xij+M2-l 表示第 xij 行至第 xij+M2-l 行，yij+l:yij+N2 表示第 yij+Ι 列至第 yij+N2列。
7.根據(jù)權(quán)力要求I所述的一種靜止背景中折返運(yùn)動目標(biāo)的離散退化圖像構(gòu)造方法，其特征在于當(dāng)i > 2時，所述的對應(yīng)第i段單向運(yùn)動過程的第I個子圖像figy與對應(yīng)第i-1段單向運(yùn)動過程的第IV1個子圖像·相等。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種靜止背景中折返運(yùn)動目標(biāo)的離散退化圖像構(gòu)造方法，其特征在于所述的步驟b中，加權(quán)系數(shù)Wy之比表示為
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種靜止背景中折返運(yùn)動目標(biāo)的離散退化圖像構(gòu)造方法，其特征在于將步驟b所得到的離散退化圖像fig按照如下公式進(jìn)行灰度值調(diào)整fig_improve=k · fig 式中，k為調(diào)整系數(shù)，fig_improve為調(diào)整后的離散退化圖像。
10.根據(jù)權(quán)力要求9所述的一種靜止背景中折返運(yùn)動目標(biāo)的離散退化圖像構(gòu)造方法，其特征在于所述的調(diào)整系數(shù)
全文摘要
一種靜止背景中折返運(yùn)動目標(biāo)的離散退化圖像構(gòu)造方法屬于一般的圖像數(shù)據(jù)處理或產(chǎn)生領(lǐng)域中通過使用多于一幅圖像的部分，尤其涉及一種離散運(yùn)動模糊圖像構(gòu)造方法；該方法首先將目標(biāo)圖像的折返運(yùn)動過程分為m段單向運(yùn)動過程，并以目標(biāo)圖像邊緣始終不超過靜止背景圖像邊緣為前提，根據(jù)第i段單向運(yùn)動過程目標(biāo)圖像運(yùn)動ni個像素的距離，構(gòu)造出ni個子圖像figi,j(j=1,2,…,ni)，并按照如下公式進(jìn)行加權(quán)線性疊加式中，wi,j為加權(quán)系數(shù)，fig為構(gòu)造出的離散退化圖像；采用本發(fā)明的離散退化圖像構(gòu)造方法，不僅運(yùn)算時間短，而且退化過程直觀，便于理解，無需對圖像再調(diào)整，同時對應(yīng)真實場景，能夠模擬占據(jù)部分視場的運(yùn)動目標(biāo)形成的運(yùn)動模糊圖像，且不會出現(xiàn)圖像兩側(cè)信息相疊加的現(xiàn)象。
文檔編號G06T11/00GK102930565SQ20121035910
公開日2013年2月13日 申請日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者譚久彬, 趙煙橋, 劉儉 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)