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  • 从单幅图像高质量去除运动模糊——读JiaYaJia同名英文论文总结

    原始论文在这里 http://www.cse.cuhk.edu.hk/leojia/projects/motion_deblurring/

    一、概述

    论文根据以下的基本模糊图像模型建立

    其中I是我们观测到的图像,L是真实的图像,f是运动模糊的卷积核,n是观测过程中叠加的噪声

    然后从统计角度分析L,f,n服从的分布,从而作为先验,构造能量函数进行优化求解。

    二、对已有图像统计得到先验

    1.L统计

    1)对多幅图像统计的结果,L的梯度在全局上满足如下分布(曲线已经对数化)

    曲线拟合表示为

    最终的全局先验

    2)构造L的局部先验来抑制振铃现象

    使用一个与模糊核相同大小的窗口覆盖图像,计算偏差sd,输出图像 = sd<5?1:0,

     将全局和局部先验组合起来

    2.f统计

    通过对模糊核的统计,f的直方图符合指数分布,即大部分像素是0附近的

    3.n一般的表述为

    统计表明噪声一般服从高斯分布,或者乘高斯分布

     其中表示标准差,在Simon 2002论文中证明,递推出

     三、如何进行优化?

     由贝叶斯原理

     构造能量函数,得到

    上式中表示矩阵元素乘法,几个参数

    实验中,初始化前面有,从而得到

    下面对(5)式进行分步优化

    1.先优化L,将f去掉,(5)式可简化成

     

    代替,上式再简化成

     最后带的余项表示的近似。(8)式是关于的式子(当然还有I,这里先忽略),下面分开进行优化

    1) 固定的话,(8)式进一步简化成

    上式可以看出关于x和y的组合x和y等价,对每个具体的可写成,从而

     

    这是一个关于的优化函数,最小化它就能得到一个最小的,即最小的x和y。

    实验过程中,在迭代开始时分别设置在0.002-0.5 和 10-25之间,每次迭代后分别除以k1和k2,k1取值范围为[1.1, 1.4],k2= 1.5。

    2) 更新了之后,我们固定可以将(8)式简化成

     这个式子怎么求解呢?麻烦在于有卷积。进而考虑傅里叶变换到频域进行处理,得到

    时域和频域对应,从而相当于求

     这个优化在Gamelin .2003的文献里有求解原理说明,得到

      

    其中的这里还是对原L的导数吗?有点疑问。

    重复交替迭代优化直到收敛。实验过程中最初设为2,迭代一次乘以2。最后得到的最优值。

    2.第二步就是优化模糊核了,固定则(5)式可简化为

     

     这是关于的二次函数,类似于Jia 2007和Levin 2007写的样子,抽象如下

     

    其中A和B是分别受L和I影响的矩阵,标准形式在Kim 2007的论文中提出,求解的基本思想是利用对偶原理,使用内点法求解。

    至此,的最优化估计就已经得出,算法框架如下

    参考文献

    [1] GAMELIN, T. W. 2003. Complex Analysis. Springer.

    [2] JIA, J. 2007. Single image motion deblurring using transparency.In CVPR.

    [3] LEVIN, A., FERGUS, R., DURAND, F., AND FREEMAN, B. 2007.Image and depth from a conventional camera

    with a coded aperture.In SIGGRAPH.

    [4] KIM, S.-J., KOH, K., LUSTIG, M., AND BOYD, S. 2007. Anefcient method for compressed sensing. In ICIP.

    [5] SIMON, M. K. 2002. Probability Distributions Involving GaussianRandom Variables: A Handbook for Engineers,

    Scientists and Mathematicians. Springer.

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/rongfangliu/p/high-quality_motion_deblurring_from_a_single_image.html
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