时间编码曝光图像采集与复原理论

目录 前言 1 绪论 1 1.1 信息保护在图像降质与复原过程中的意义及其研究背景 1 1.1.1 图像降质产生的原因 1 1.1.2 运动模糊图像复原的意义与目前存在的问题 2 1.1.3 编码曝光方法在保护信息中的作用 3 1.2 降质图像复原的国内外相关工作进展 4 1.2.1 经典运动模糊图像法 4 1.2.2 基于编码曝光成像的运动模糊图像法 8 1.3 时间编码曝光图像采集与复原中主要的科学问题 12 1.3.1 时间编码曝光运动模糊图像采集装置的设计 12 1.3.2 时间编码曝光中使用的曝光码字设计 13 1.3.3 时间编码曝光运动模糊图像复原模型的建立 13 2 编码曝光成像的基本原理 15 2.1 概述 15 2.2 相机成像原理 16 2.2.1 电荷的生成 17 2.2.2 电荷的存储 18 2.2.3 电荷的传输 19 2.2.4 电荷的输出 23 2.3 运动模糊图像的成像机理、数学模型及复原局限 24 2.3.1 运动模糊图像的成像机理 24 2.3.2 运动模糊成像的数学模型 28 2.3.3 降质函数在运动模糊图像复原中的局限 30 2.4 编码曝光成像的典型方法 31 2.4.1 时间编码曝光成像方法 31 2.4.2 空间编码曝光成像方法 32 2.4.3 时空编码曝光成像方法 34 2.5 时间编码曝光图像复原的数学模型 36 2.6 时间编码曝光成像的信噪比分析 41 2.7 图像质量评价指数 42 2.8 本章小结 43 3 时间编码曝光图像采集系统设计与实现 44 3.1 概述 44 3.2 时间编码曝光的图像采集方式 45 3.3 基于CCD图像传感器的时间编码曝光成像原理 47 3.3.1 CCD图像传感器的成像原理 47 3.3.2 时间编码曝光成像的时序 49 3.4 时间编码曝光图像采集系统的实现方案 50 3.4.1 时间编码曝光图像的采集方案 51 3.4.2 时间编码曝光图像的传输方案 54 3.4.3 时间编码曝光相机体电路 56 3.5 时间编码曝光相机成像实验 59 3.6 本章小结 63 4 图像采集过程中的曝光码字设计 64 4.1 概述 64 4.2 编码的设计原则 65 4.3 低互相关编码 66 4.3.1 勒让德序列 68 4.3.2 混合优化序列 70 4.3.3 互补码集序列 70 4.4 基于互补码集的多幅编码曝光运动模糊图像复原 71 4.4.1 多幅编码曝光运动模糊图像采集 72 4.4.2 互补码集的设计 73 4.4.3 多幅含互补码集采集的编码曝光运动模糊图像复原实验 74 4.5 本章小结 84 5 基于重建图像相似度与信息熵联合估计的时间编码曝光图像法 85 5.1 概述 85 5.2 时间编码曝光模式下运动图像降质函数的估计 86 5.3 时间编码曝光复原图像的评价指标 89 5.3.1 解码图像的结构相似度 89 5.3.2 解码图像的熵 91 5.4 基于重建图像相似度与信息熵联合估计的时间编码曝光图像复原算法 92 5.5 基于时间编码曝光成像的模糊长度估计与图像复原实验 93 5.5.1 时间编码曝光合成图像的复原实验 94 5.5.2 几种时间编码曝光方法的对比实验 98 5.5.3 基于重建图像相似度与信息熵联合估计的时间编码曝光图像复原实验 104 5.6 本章小结 111 6 基于L0正则化的时间编码曝光图像法 112 6.1 概述 112 6.2 时间编码曝光运动模糊图像模型 113 6.3 基于L0正则化的时间编码曝光模糊图像的复原算法 116 6.3.1 图像复原模型 116 6.3.2 图像的更新求解 117 6.3.3 模糊核的求解 118 6.4 基于L0正则化的时间编码曝光图像复原实验 119 6.4.1 合成时间编码曝光图像的复原实验 119 6.4.2 实际采集时间编码曝光图像的复原实验 122 6.5 本章小结 126 7 基于先验的时间编码曝光图像法 127 7.1 概述 127 7.2 先验条件下的时间编码曝光运动模糊图像建模 128 7.2.1 时间编码曝光运动模糊图像建模 128 7.2.2 基于先验的时间编码曝光模糊图像复原模型 130 7.3 基于先验的时间编码曝光模糊图像复原算法 132 7.3.1 基于通道的图像复原模型 133 7.3.2 图像的更新求解 133 7.3.3 模糊核的求解 135 7.4 基于先验的时间编码曝光模糊图像复原实验 136 7.4.1 合成时间编码曝光模糊图像的复原实验 136 7.4.2 实际采集时间编码曝光模糊图像的复原实验 141 7.5 本章小结 145 参考文献 146