維納濾波圖像恢復(fù)在信息檢測(cè)中的應(yīng)用

　　摘要：為了有效實(shí)時(shí)地檢測(cè)高速路段汽車(chē)行駛中的流量情況，確保交通安全等，文中討論了因汽車(chē)高速運(yùn)動(dòng)和外界環(huán)境噪聲干擾所引起的圖像失真，在圖像處理終端實(shí)現(xiàn)恢復(fù)的總體方案。利用deconvwnr 函數(shù)，在圖像的頻率特征和附加噪聲已知的情況下，采用維納濾波進(jìn)行因運(yùn)動(dòng)模糊引起的失真圖像恢復(fù)效果明顯。經(jīng)軟件編程仿真，結(jié)果表明在設(shè)置合理的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的基礎(chǔ)上，其效果優(yōu)于高斯模糊引起的失真圖像恢復(fù)效果。經(jīng)過(guò)圖像處理終端的設(shè)計(jì)，可以較好地檢測(cè)高速路段的車(chē)流量情況。

　　引言

　　圖像恢復(fù)是數(shù)字圖像處理中常用的處理方法，主要任務(wù)是盡可能恢復(fù)在傳輸或記錄過(guò)程中，由于成像系統(tǒng)、傳輸介質(zhì)或接收設(shè)備不完善，導(dǎo)致質(zhì)量下降的圖像的原來(lái)面目。

　　高速公路以其同向性、封閉性、和便捷性，對(duì)社會(huì)建設(shè)和發(fā)展帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)利益，然而在帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高人們生活水平的同時(shí)，與日俱增的汽車(chē)數(shù)量在高速路段行使中存在著極大的安全隱患，迫切需要在高速路段建立起一套完善的車(chē)流量檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)捕獲交通信息，向駕駛者實(shí)時(shí)傳遞路況信息，可以在極大程度上避免因行駛高速而帶來(lái)的不安全因素。

　　一般圖像恢復(fù)模型的建立

　　一般經(jīng)過(guò)前端采集得到的圖像已經(jīng)是失真后的圖像，造成圖像失真的因素主要有兩點(diǎn)：其一，由于環(huán)境、氣候、設(shè)備等外因使得捕獲到的圖像加入了噪聲干擾，以高斯噪聲最為典型;其二，由于汽車(chē)在高速路段行駛時(shí)速不低于60公里等內(nèi)因使得捕獲到的圖像有拖尾現(xiàn)象，以運(yùn)動(dòng)模糊產(chǎn)生的噪聲最為典型。前者可通過(guò)圖像增強(qiáng)等時(shí)域處理方法來(lái)改善圖像質(zhì)量;后者可考慮改善硬件設(shè)備，但會(huì)受到技術(shù)瓶頸的限制，故設(shè)計(jì)中更多的是考慮使用濾波器的方法，從頻域的角度實(shí)現(xiàn)圖像恢復(fù)，限于篇幅，將重點(diǎn)論述利用維納濾波法解決因運(yùn)動(dòng)模糊造成的圖像失真問(wèn)題。

　　圖像增強(qiáng)和圖像恢復(fù)的區(qū)別在于前者不考慮圖像是否失真，也不追究失真的原因是什么，而是試圖采用各種技術(shù)來(lái)增強(qiáng)圖像的視覺(jué)效果，達(dá)到視覺(jué)上美觀、舒服的目的;而后者就需要找出引起圖像失真的原因，據(jù)此找出相應(yīng)的處理方法，從而達(dá)到逼近原始圖像的恢復(fù)效果。當(dāng)然對(duì)于已經(jīng)失真的圖像通常采用的是先復(fù)原，再作增強(qiáng)處理的操作方法，實(shí)現(xiàn)改善圖像質(zhì)量、傳遞準(zhǔn)確信息的目的。

　　利用維納濾波法恢復(fù)因運(yùn)動(dòng)模糊造成的失真圖像，如圖1，為一般圖像恢復(fù)模型。　　

　　若原始圖像與附加噪聲都看做常量，則圖中圖像的恢復(fù)主要取決于點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)PSF (Point Spread Function)，其值將直接影響到圖像恢復(fù)后的質(zhì)量。

　　PSF對(duì)于圖像恢復(fù)是一個(gè)很全面的指標(biāo)，對(duì)于一個(gè)光學(xué)成像系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，PSF的定義非常簡(jiǎn)單直觀，就是一個(gè)理想的點(diǎn)光源在像面上的像。對(duì)于運(yùn)動(dòng)模糊圖像，PSF需要設(shè)置模糊距離和角度等參數(shù);對(duì)于高斯模糊圖像，PSF需要設(shè)置讀入的二維圖片信息的濾波范圍，即濾波算子的尺寸和濾波效果，即濾波器的標(biāo)準(zhǔn)差。