基于边缘检测和最优参数的全景图像插值复原
图像处理中的图像复原算法综述与比较
图像处理中的图像复原算法综述与比较图像复原是图像处理中一个重要的领域，主要目标是通过一系列的数学和算法方法来恢复损坏、模糊、噪声干扰等情况下的图像。
图像复原算法旨在提高图像质量，使图像在视觉上更加清晰、可辨识。
本文将综述图像处理中的图像复原算法，并对这些算法进行比较。
1. 经典算法1.1 均值滤波均值滤波是一种最简单的图像复原算法，其基本原理是用一个滑动窗口在图像上进行平均值计算，然后用平均值代替原像素值。
均值滤波的优点是简单易实现，但对于噪声较多的图像效果较差。
1.2 中值滤波中值滤波是一种非线性滤波算法，常用于去除椒盐噪声。
其基本原理是用滑动窗口中像素的中值代替原像素值。
中值滤波适用于去除随机噪声，但对于模糊图像的复原效果不佳。
1.3 Sobel算子Sobel算子是基于图像边缘检测的算法，常用于图像增强。
Sobel算子通过计算像素点的梯度值来检测边缘。
边缘检测可以使图像的边缘更加清晰，但对于图像的整体复原效果有限。
2. 基于模型的方法2.1 傅里叶变换傅里叶变换是一种基于频域的图像处理方法，将图像从空间域转换到频域，通过频域滤波降低噪声。
傅里叶变换适用于周期性噪声的去除，但对于非周期性噪声和复杂噪声的去除效果有限。
2.2 小波变换小波变换是一种多尺度分析方法，将图像分解为不同尺度的频率成分。
通过舍弃高频噪声成分，然后将分解后的图像重构，实现图像复原。
小波变换适用于复杂噪声的去除，但对于图像的细节保留较差。
2.3 倒谱法倒谱法是一种基于线性预测的图像复原算法，通过分析图像的高阶统计特性实现噪声的去除。
倒谱法适用于高斯噪声的去噪，但对于非高斯噪声的复原效果有限。
3. 基于深度学习的方法3.1 卷积神经网络（CNN）卷积神经网络是一种广泛应用于图像处理的深度学习方法，通过多层卷积和池化操作提取图像的特征，进而实现图像的复原和增强。
CNN适用于各种噪声和模糊情况下的图像复原，但需要大量的训练数据和计算资源。
边缘检测
边缘检测算子图像配准的方法7.4.1 基于特征的图像配准基于特征的图像配准首先提取图像信息的特征，然后以这些特征为模型进行配准。
特征提取的结果是一含有特征的表和对图像的描述，每个特征由一组属性表示，对属性的进一步描述包括边缘的定向和弧度、区域的大小等。
局部特征之间存在着相互关系，如几何关系、辐射度量关系、拓扑关系等。
可以用这些局部特征之间的关系描述全局特征。
通常基于局部特征配准大多都是基于点、线或边缘的，而全局特征的配准则是利用局部特征之间的关系进行配准的方法。
由于图像的特征点比图像的像素点要少很多，因此大大减少了配准过程的计算量，但特征提取方法的计算代价通常较大，不便于实时应用。
特征点的配准度量值对位置的变化比较敏感，可以大大提高配准的精确程度。
对于纹理较少的图像区域提取的特征的密度通常比较稀少，局部特征的提取就比较困难。
特征点的提取过程可以减少噪声的影响，对灰度变化、图像形变和遮挡等都有较好的适应能力。
因此，在图像配准领域得到了广泛应用。
基于特征的图像配准方法有两个重要环节：特征提取和特征配准。
7.4.2 基于互信息的图像配准医学图像配准技术从基于特征的配准方法发展到基于统计的配准方法有其突破性的意义。
与基于特征的配准方法相比，基于统计的配准方法的突出优点为鲁棒性好、配准精度高、人工干预少。
基于统计的配准方法通常是指最大互信息的图像配准方法。
基于互信息的图像配准是用两幅图像的联合概率分布与完全独立时的概率分布的广义距离来估计互信息，并作为多模态医学图像配准的测度。
当两幅基于共同的解剖结构的图像达到最佳配准时，它们的对应像素的灰度互信息应为最大。
由于基于互信息的配准对噪声比较敏感，首先，通过滤波和分割等方法对图像进行预处理。
然后进行采样、变换、插值、优化从而达到配准的目的。
基于互信息的配准技术属于基于像素相似性的方法。
它基于图像中所有的像素进行配准，基于互信息的图像配准引入了信息论中的概念，如熵、边缘熵、联合熵和互信息等，可使配准精度达到亚像素级的高精度。
计算机视觉技术中的图像修复算法
计算机视觉技术中的图像修复算法图像修复算法是计算机视觉技术中重要的一部分，它的主要目标是通过恢复、修复或重建图像的缺失或损坏的部分，使得图像能够更清晰、更完整地呈现出来。
在许多应用中，例如数字图像处理、医学成像等领域，图像修复算法扮演着至关重要的角色。
图像修复算法的发展离不开数学模型和算法的支持。
我们从最基础的方法开始，慢慢扩展到更复杂的技术。
最简单的图像修复算法是基于像素插值的方法。
这种方法通过使用周围邻近像素的信息来估计缺失像素的值。
常见的插值方法有最近邻插值、双线性插值和双立方插值。
这些方法在一些情况下效果较好，但是对于复杂纹理和结构的图像来说，效果可能并不理想。
为了处理复杂的图像修复问题，研究人员提出了基于部分微分方程（PDE）的图像修复算法。
这类算法的核心思想是通过定义一个PDE模型来描述图像的演化过程，并使用数值方法来求解PDE方程，从而实现图像的修复。
这类方法适用于平滑区域的恢复，但对于纹理和边缘等细节部分的修复效果可能较差。
随着深度学习的兴起，卷积神经网络（CNN）在图像修复任务中表现出了强大的能力。
具有代表性的模型是自编码器（Autoencoder）和生成对抗网络（GAN）。
自编码器通过将输入图像压缩为低维编码并重建图像来实现图像的修复。
生成对抗网络使用生成器和判别器的博弈过程来学习修复后图像的分布，并生成与原始图像相似的修复结果。
这些深度学习方法能够学习复杂的图像特征和结构，并生成高质量的修复结果。
除了上述方法，还有一种常见的图像修复算法是基于边缘保持的方法。
在这些方法中，修复算法不仅考虑像素间的相似性，还注重保持边缘结构的连续性。
这些算法在重建图像时更加注重保持边缘的清晰度和完整性，可以减少伪影和模糊效应。
在实际应用中，图像修复算法需要根据不同的任务和需求进行调整和优化。
例如，在医学图像中，修复算法需要注意保持重要的解剖结构和纹理细节；在文化遗产保护领域，修复算法需要保持历史建筑的原始风貌和细节。
新的基于边缘检测提高图像质量的插值算法
Ｋｅ ｒ ｓ ｅ ｇ ｅｅ ｔ ｎ ｉ ｇ ｔｒ ｏ ａｉ ｎ ｅ ｌｒ ｅ ｎ ； ｄ ｂ ｕ ｒ ｇ ｃ ｌｒｆ ｓｏ ｙｗｏ ｄ ： ｄ ｅ ｄ ｔｃ ｉ ； ｍａ ｅｉ ｅ ｌｔｏ ； ｎ ａｇ ｍｅ ｔ ｅ ｌ ｒ ｎ ； ｏ ｏ ｉ ｎ ｏ ｎ ｐ ｉ ｕ
０ 引 言
维普资讯
第 ２卷 ８
Ｖｏ． ８ １２
第 １ 期 ５
Ｎ ｏ． ５ １
计 算 机 工程 与设 计
Ｃｏ ｕ ｅ ｇｎ ｅ ｎ ｎ ｓｇ ｍｐ ｔｒ Ｅｎ ｉ ｅ ｒ ｇａ ｄ Ｄｅｉｎ ｉ
２０ 年 ８ ０７ 月
Ａｕｇ ０ ７ ．２ ０
新的基于边缘检测提高图像质量的插值算法
取 得 了明 显 的 效 果 。
关 键 词 ： 缘 检 测 ； 图像 插 值 ； 图像 放 大 ； 消 除 模 糊 ； 色 融 合 边
中图法分类号 ： Ｎ １． Ｔ ９１ ３ ７
文献标 识码 ： Ａ
文章编号 ：０ ０７ ２ ２ ０ ） ５３ ３．４ １０．０４（０７ １—６ ６０
图像处理几何校正的原理
图像处理几何校正的原理
图像处理几何校正的原理是基于图像的几何变换来对图像进行矫正，从而得到符合要求的图像。
几何校正通常包括以下步骤：
1. 边缘检测：首先，对图像进行边缘检测，提取出图像中的重要特征，如直线、角点等。
这些特征将被用于后续的几何校正。
2. 特征提取：根据边缘检测得到的特征，提取出一组重要的几何特征点，如图像的四个角点。
这些特征点将用于确定图像的几何变换关系。
3. 变换模型选择：根据实际情况和需要，选择适当的几何变换模型来描述图像的变换关系。
常用的几何变换模型包括平移、旋转、缩放、仿射变换等。
4. 变换参数估计：根据特征点的位置信息，通过数学方法估计出图像的几何变换参数，如平移向量、旋转角度、缩放比例等。
5. 变换映射计算：利用估计得到的变换参数，计算出每个像素点在变换后的图像中的位置，并进行灰度值的插值计算。
这样可以将原图像中的像素点映射到校正后的目标图像中。
6. 插值计算：为了得到平滑的图像效果，通常需要对变换后的图像做插值计算，以补充图像中缺失的像素值。
常用的插值方法包括最近邻插值、双线性插值、双
三次插值等。
7. 变换后处理：对变换后的图像进行必要的后处理操作，如去除畸变、调整亮度和对比度等，以达到最终的校正效果。
通过以上步骤，图像处理几何校正可以实现对图像的旋转、平移、缩放等几何操作，从而矫正图像中的畸变，达到特定需求的效果。
基于亚像素边缘检测的圆定位技术的研究与应用
基于亚像素边缘检测的圆定位技术的研究与应用张璐;孔凡国【摘要】In the process of visual positioning of the automatic plug-in machine, in view of the requirement of fast and high precision positioning requirement for the circular location hole in the printed circuit board (PCB), the rough location of the target area is first made by the template matching method, and the target area of the coarse positioning is set as the region of interest (ROI), and then through image preprocessing technology, the edge profile of location holes is obtained.Subsequently, the edge detection based on Zernike moment is used to extract sub-pixel edges. Finally, a robust and high accuracy least square fitting circle method is adopted to obtain the central coordinate of the reference point. The experimental results show that the total time spent by the automatic plug-in machine vision positioning system is about 120 ms, and the average positioning error is about 0.1 pixel,which meet the requirements of the rapid plugging-in of the automatic plug-in machine.%在自动插件机视觉定位过程当中,针对印刷电路板(PCB)圆形定位孔需要快速高精度定位的要求,首先利用模板匹配法进行目标区域的粗定位,将粗定位的目标区域设置为感兴趣区域(ROI),然后通过图像预处理技术获取定位孔的轮廓边缘.在此基础上,采用Zernike矩亚像素边缘检测技术进一步提取边缘的亚像素点,最后采用一种稳健高精度最小二乘拟合圆方法来计算基准圆中心坐标.实验结果表明,自动插件机视觉定位系统总体所耗时间大约120 ms,定位误差均值为0.1像素,满足自动插件机快速精密插件的要求.【期刊名称】《五邑大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(032)002【总页数】7页(P60-66)【关键词】自动插件机;模板匹配;Zernike矩;亚像素边缘;稳健最小二乘法【作者】张璐;孔凡国【作者单位】五邑大学机电工程学院,广东江门 529020;五邑大学机电工程学院,广东江门 529020【正文语种】中文【中图分类】TH161;TP29插件机就是将一些规则的电子元器件自动标准地插装在印制电路板导电通孔内的机械设备. 其中工位点定位算法对中心坐标的获取是最关键的一步，直接影响插件工作的正常运行[1]. 识别定位工位点的算法主要有圆变换法[2]、灰度重心法、曲线拟合法等. 也有一些只针对标准制作的圆形基准点定位的方法，如文献[3]利用探针法粗定位圆形基准点的目标区域，然后利用权重几何距离法圆拟合进行精确定位. 但该方法对一些无标准基准点却只有定位通孔的PCB不适用. 文献[4]利用图像的不变矩判断基准点的存在，并用点模式匹配法计算其位置偏差，但该方法难以辨别出复杂污损图片真正的基准点. 文献[5]提出的圆心亚像素定位算法利用基于随机抽样一致的最小二乘法来抑制边缘突变点，采用基于高斯拟合的亚像素边缘检测算法来提高算法精度，使其达到0.1个像素，但该算法不能从复杂背景中提取出圆心区域，且算法耗时较多，无法实时应用. 灰度重心法简单易实现、速度快，但容易受噪声、光照不均的影响. 曲线拟合法当中，最小二乘法最简单通用、误差小、计算速度快，广泛应用于各个领域，但图像采集过程复杂的背景、变化大的光照条件等，会对圆形边缘的提取产生严重的干扰. 当存在边缘噪声点或者伪边缘时，直接利用最小二乘法拟合圆形边缘轮廓会出现较大偏差，并导致插件失败. 基于此，本文研究了如何快速、鲁棒、高精度地定位到非标准的PCB定位孔的系统算法，即将粗定位技术与精密定位技术实时结合，以保证插件过程的准确性和高效性.虽然自动插件机所要生产的PCB种类繁多、视场背景复杂，但其视场区域大小不会改变，故传送带上PCB所在的位置变化不大. 利用模板匹配法对基准圆区域进行粗定位，以获取含有圆形孔的感兴趣区域. 首先需要创建待插件PCB的标准模板，一般而言，模板越小其响应速度越快，综合考虑算法的运行时间与定位效果，当目标区域占模板大小的30%～50%时，定位效果最佳. 常用的模板匹配算法有：归一化平方差匹配法、归一化相关匹配法、归一化相关系数匹配法[6].归一化平方差匹配法利用平方差来进行匹配，值越接近于0匹配越好：归一化相关匹配法采用乘法操作，数值越大表明匹配程度越好：归一化相关系数匹配法中1表示完美匹配；-1表示最差匹配：对上述3种算法进行PCB样本图片的测试验证发现，归一化相关系数匹配法的效果最佳. 本文采用此算法对目标区域进行提取，获得如图1所示的定位孔位置（右上角矩形方框表示）. 本PCB定位孔并不是标准的基准点，且位置靠近PCB边缘处，定位孔特征如下：1）其外圈有白色实线圆；2）中间白色区域为通孔，可透射下方亮板的光线.粗定位采集到的图像边缘模糊且包含了许多无用的背景，这会对后期的高精度定位造成影响，因此滤除不必要的背景是非常必要的.高斯滤波能够很好地抑制噪声，其运算速度和平滑效果能够达到自动插件机图像预处理的要求. 本文采用模板大小为9×9的高斯滤波器进行图像平滑处理，其公式为：式中，为高斯函数分布系数，分别为行坐标与列坐标. 滤波过程可以用卷积表示：形态学中的开运算在图像处理中有一个特性就是当使用一个圆形或矩形的结构元时，它能够去除图像中那些比结构元小的区域，而保留比结构元大的区域. 图2-a为从图1中提取出来的感兴趣区域（ROI），通孔所透射的光线在图像上所呈现的形态是一个光亮圆形区域；根据图像定位孔区域的大小本文采用的圆形结构元，利用自适应阈值处理技术对图像进行分割得到二值图像（图2-b）；对二值图像进行开运算处理得到图2-c. 比较可见，开运算处理的图像能够准确地将定位孔区域提取出来.为了后续的亚像素边缘轮廓提取，需要先提取像素级别的定位孔轮廓边缘，以便运用稳健最小二乘算法来拟合圆心坐标、求取半径. 经典边缘检测算子有：算子、算子、算子、算子. 本文选择最优检测算子算子，其算法步骤如下：1）利用二维高斯滤波器对灰度图像进行滤波平滑；2）运用算子计算梯度大小和方向；3）对图像梯度幅值进行非极大值抑制；4）用双阈值算法检测和连接边缘[7-8].亚像素边缘提取算法主要有矩方法、拟合法和插值法[9-10]. 综合各亚像素边缘检测算法的特点，基于精度优先、效率次之的原则，本文选择基于矩的亚像素边缘检测算法. 矩算子利用图像的各阶正交矩获取每个像素点的4个有关参数，以此判断其是否为亚像素边缘点.阶跃边缘模型如图3所示，4个有关参数：表示阶跃边缘灰度差，表示边缘一侧背景灰度值，表示原点到边缘的最小距离，表示与轴的夹角[11-14].对于表示的灰度图像，像素点的4个参数计算公式如下：式中，和分别为各阶矩，其中为复数矩，、分别为其虚部和实部，而为边缘顺时针旋转后的矩.若某确定为边缘点，则可计算对应的亚像素坐标：式中，为模板尺寸. 根据自动插件机控制系统的总体要求，采用的矩模板算子来获取定位孔亚像素边缘.亚像素边缘提取之后，仍然不可避免地会残留一些干扰边缘及伪边缘点. 在高精度拟合过程中必须去除这些干扰，以得到最佳的圆形边缘轮廓. 本文以一般最小二乘拟合圆为基础，利用一种稳健最小二乘拟合圆算法[15]来实现精密定位. 算法通过计算拟合数据点的正交距离残差来去除离群点，具体步骤如下：1）最小二乘法初步拟合亚像素边缘点，以获得圆心坐标及半径的初始值.2）计算亚像素边缘数据样本点与1）所获得的圆心坐标之间的距离，再减去1）得到的半径值，得残差距离，然后计算残差距离的标准差.3）遍历各亚像素样本数据点，若则删除此离群点，否则保留.4）将去除离群点之后的数据重新进行最小二乘圆拟合，更新圆心坐标及半径值. 5）重复步骤2-4），直到所有的，迭代终止.为检验本文算法的有效性，利用计算机生成不同程度缺陷的图像，圆心坐标为（275.5，274.5）. 由于篇幅所限，仅列出如图5所示的4组图，图中十字形标记为拟合圆圆心所在的位置，圆圈为所拟合的圆，可以看出，本文算法拟合效果良好. 表1显示了定位算法的实验结果（仅列10组数据）. 由表1数据可知：1）算法对噪声以及干扰点具有高效的鲁棒性；2）图像质量的好坏会影响定位精度，当缺陷不大或噪声很少时，定位误差在0.05个像素以下；当图像质量严重不好时，定位误差达0.2个像素，误差均值为0.1个像素.在亚像素边缘提取过程中还是会出现一些干扰及边缘缺陷，直接利用这些数据拟合圆心坐标难免会造成偏差，所以就需要通过稳健最小二乘拟合圆算法来剔除干扰点以便进行最后的拟合定位.用圆变换算法、无亚像素边缘检测的最小二乘算法以及本文算法对PCB图像进行定位实验，所得圆心坐标见表2. 图6为3种方法的定位效果图：图6-a为圆变换定位图，其定位检测的圆为同心圆的外圆，圆心坐标有些偏离中心；图6-b圆心坐标稍微偏左；图6-c拟合效果更好.自动插件机的运行不仅对精度有要求，对插件效率也有一定的要求. 我们对系统算法性能进行总体测试，实验条件如下：计算机处理器为Intel core i5-6200U CPU @，内存，软件平台为Visual Studio 2013、Opencv 2.4.9. 自动插件机视觉定位系统的运行时间大约在，平均定位精度在0.1个像素以内.本文研究的针对PCB定位孔的算法具有速度快、鲁棒性强、定位精度高的特点，其良好性能体现在：1）针对背景复杂、PCB种类繁多的问题，模板匹配算法能够快速地找到目标区域，对PCB图像上光照强度均匀变化以及旋转角度较小的情况，其适应性较强.2）在提取定位孔区域的过程中，针对感兴趣区域中的噪声及小物体采用开运算去除这些干扰.3）在轮廓边缘检测中，利用基于矩的亚像素边缘检测算法来提高算法精度；采用稳健最小二乘法对虚假边缘点和噪声点进行抑制.本文算法具有较好的定位效果，并能较好地抑制噪声等干扰问题，对电子元器件组装行业提高生产效率、降低工人劳动强度有着实际的应用价值. 但本算法对PCB旋转角度较大的情况以及图像缩放并不具备鲁棒性，后续将会对旋转缩放的图像匹配算法进行研究.【相关文献】[1] 黄震，顾启民.高精度机器视觉插件系统的研究与应用[J]. 组合机床与自动化加工技术，2014(10): 105-108.[2] 曾友，高健，岑誉. 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图像处理中的边缘检测与角点检测
图像处理中的边缘检测与角点检测随着科技的不断发展，图像处理技术越来越成熟。
图像处理的一个重要的任务是边缘检测和角点检测。
边缘检测是将图像中的边缘部分提取出来，而角点检测则是检测图像中的拐角点，这两种技术在数字图片处理、机器视觉等领域得到广泛应用。
一、边缘检测边缘是物体表面明显的变化区域，在图像中则表现为灰度变化的部分。
边缘提取在计算机视觉和图像处理领域中非常重要，它是其他一些任务的前置条件。
例如，物体检测、图像分割、目标跟踪等。
因此，边缘检测一直是图像处理中的重点研究领域之一。
边缘检测算法的基本思想是寻找图像中像素灰度变化的位置。
边缘检测的方法主要有：基于梯度的方法、基于模板的方法、基于标记的方法。
其中，基于梯度的Sobel、Roberts、Prewitt等方法是最常用的，而基于模板的Canny算法则是当前应用最广泛的边缘检测算法之一。
Canny算法的思想是利用高斯滤波器对图像进行平滑处理，然后利用梯度算子来计算图像的局部梯度值。
接下来，对局部梯度值进行非极大值抑制，即在局部梯度最大的位置上保留其值，其他位置取为零。
最后，利用双阈值法进行边缘判定，即在高阈值和低阈值之间的像素点判断是否是边缘点，如果是则保留，否则删除。
二、角点检测角点是图像中拐角处的点，是在像素空间中边缘交汇的点。
在数字图像处理领域，角点是一个非常重要的特征，它可以用来对图像进行匹配、跟踪、定位等。
目前，角点检测算法主要有基于差分运算的角点检测算法和基于模板匹配的角点检测算法。
其中，基于模板匹配的Harris算法是目前最常用的角点检测算法之一。
Harris算法通过对图像进行微小局部区域的卷积运算，求解局部像素的运动矢量，并检测局部区域中的像素点是否为角点。
该算法的核心思想是根据像素周围灰度值的变化程度来计算像素的协方差矩阵，并通过协方差矩阵的特征值来判断其是否为角点。
总的来说，边缘检测和角点检测在图像处理中都是非常重要的技术。
它们可以用来对图像进行目标检测、跟踪、识别等处理，为电脑提供更准确、更有效的视觉信息。
图像处理中的边缘检测算法及其应用
图像处理中的边缘检测算法及其应用一、引言图像处理是指利用计算机对数字图像进行编辑、处理和分析的过程，具有广泛的应用领域。
在图像处理中，边缘检测是一项最为基础的任务，其目的是通过识别图像区域中像素强度突变处的变化来提取出图像中的边缘信息。
本文将介绍边缘检测算法的基本原理及其应用。
二、基本原理边缘是图像中像素值发生跳变的位置，例如黑色区域与白色区域的交界处就可以看作是一条边缘。
边缘检测的主要任务是将这些边缘信息提取出来。
边缘检测算法一般可以分为基于梯度的算法和基于二阶导数的算法。
其中基于梯度的算法主要包括Sobel算子、Prewitt算子和Canny算子；而基于二阶导数的算法主要包括Laplacian算子、LoG（Laplacian of Gaussian）算子和DoG（Difference of Gaussian）算子。
1.Sobel算子Sobel算子是一种常用的边缘检测算法，是一种基于梯度的算法。
该算法在x方向和y方向上都使用了3x3的卷积核，它们分别是：Kx = |-2 0 2|-1 0 1-1 -2 -1Ky = | 0 0 0|1 2 1Sobel算子的实现可以通过以下步骤：①将输入图像转为灰度图像；②根据以上卷积核计算x方向和y方向的梯度；③根据以下公式计算梯度幅值和方向：G = sqrt(Gx^2 + Gy^2) (梯度幅值)θ = atan(Gy/Gx) (梯度方向)其中Gx和Gy分别为x方向和y方向上的梯度。
可以看到，Sobel算子比较简单，对噪声具有一定的抑制作用，但是在边缘细节处理上不够精细。
2.Prewitt算子Prewitt算子也是一种基于梯度的边缘检测算法。
其卷积核如下： -1 0 1-1 0 1-1 -1 -1Ky = | 0 0 0|1 1 1实现方法与Sobel算子类似。
3.Canny算子Canny算子是一种基于梯度的边缘检测算法，是目前应用最广泛的边缘检测算法之一。
基于Bayer滤镜的彩色图像复原方法
Ｂ（ ＋ ｌ广 １／ ｌ广１ ＋ Ｂ ｉｌ ｉ ， ）Ｇ（＋ ， ） （ ， １／ － ＋ ）
图 １ 彩 色插 值
Ｇ（ １Ｊ １ ＋ Ｂ（＋ １Ｊ １ ／ （ ＋ １ ＋ １］ （ ） ｉ ，＋ ） － ｉ ，＋ ）Ｇ ， ） ５
对 Ｒ分量的恢 复作 与 Ｂ分量 相似 的插值处理 即可 。
第 ３卷 第 １ ３ 期
刘松川，李盛 阳，谢琪 ，等 ： 于 Ｂ ｙｒ 基 ａｅ 滤镜 的彩色图像复原方法
・２ ５・ ２
基于样条插值等计 算方 法 ，这 些算法 采用 对 图像 邻 域的 同
的一个 参数 ，它 是一个 主观 的因素 。在 Ｂ ｙｒ 板 中，每 ａ ｅ模 个 缺失 Ｇ分量 的像 素在其上下左 右 ４个位置均 为 Ｇ颜色分 量 ，对 此使 用双线性插值 估算缺 失 的 Ｇ分量 信息 。对 于 Ｒ
图像 ，但是受 传感器 的体 积 、功耗 、成本 和制 造工艺 等多 种因素的制约 ，绝 大多数 空 间图像采集 设备采 用单 片传感 器获取地物信息 ，获取 的数字化 图像 只有灰度 的变化信息 ， 为了捕 获彩色图像 ，通 常采用 在传感器 表 面覆盖一 层微小
光学滤镜 ，只允 许某 波段 的光线透 过 ，使得该 单元 产生相 应的电流来 代表 该波 段表示 颜色 的色度 和强度 。这 种覆盖 在传感 器表 面 的光 学滤 镜 简称 彩 色滤 波 阵列 （ｏｏ ｉｅ ｃｌｒｆｔｒ ｌ ａｒｙ ，Ｃ ‘） ａ ｙｒ 镜就 是 Ｃ Ａ 的一 种模 式＿ 。针对 ｒａｓ Ｆ ，Ｂ ｅ 滤 Ａ Ｆ １ ］
基于样本块的图像修复方法
基于样本块的图像修复方法图像修复是指通过数字图像处理技术，尽可能地还原被破坏的图像，使其恢复到原本的状态。
基于样本块的图像修复方法是一种常用的图像修复技术，其核心思想是通过局部图像块的相似性，来推断瑕疵区域的像素。
在实际应用中，图像修复被广泛应用于各种领域，如数字艺术修复、医学图像处理、电影视频修复等。
基于样本块的图像修复方法主要分为以下三个步骤：瑕疵区域检测、候选修复区域筛选和最优修复。
瑕疵区域检测是指通过一定的算法找出被破坏的区域，并标记出来。
候选修复区域筛选是指在瑕疵区域周围找到与之相似的图像块，并选取其中最合适的那个作为修复图像。
最优修复是对选定的修复图像进行处理，使其与原图像无缝衔接。
在实际应用中，基于样本块的图像修复方法存在许多技术挑战，如如何精准找出瑕疵区域、如何准确地选定候选修复图像块等。
瑕疵区域检测方面的方法主要分为两大类：基于普通图像处理方法和基于深度学习的方法。
在基于普通图像处理方法中，常用的技术包括阈值分割、边缘检测、区域生长等。
而基于深度学习的方法则利用深度卷积神经网络对瑕疵区域进行检测，具有更高的准确性和鲁棒性。
候选修复区域筛选方面，目前主要采用两种方法：基于纹理和颜色特征的方法以及基于距离度量的方法。
基于纹理和颜色特征的方法利用样本块的纹理和颜色信息来计算与瑕疵区域相似的图像块，然后根据相似度进行排序并选取最合适的那个。
而基于距离度量的方法则根据图像块之间的距离计算相似度，并选取距离矩阵中最小的那个作为修复图像。
最优修复方面，主要有两种方法：图像插值和纹理复制。
图像插值是指通过插值算法来生成新的像素值，使得修复区域与原图像的邻域区域最为接近。
而纹理复制则是直接从选定的修复图像中复制纹理信息，使得修复区域的纹理与原图像保持一致。
综上所述，基于样本块的图像修复方法是一种有效的图像修复技术，其应用领域广泛，但仍存在一些挑战需要克服。
随着深度学习技术的不断发展，基于样本块的图像修复方法可以进一步提高其准确性和鲁棒性，促进该技术在各领域的应用。
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２ 环形图像的处理
为 了便于人 们 观察 和 测 量 ， 要将 环 形 图 像线 需
图 ３ 图象 坐标 变换
（ ） 形 区域 ；（ ） 形 区 域 ｎ环 ６矩
性 化处理 ， 也就 是将 环 形 图像展 成 矩 形 图像 。由 于
环 形 图像 外 圆周具 有 最 高 分 辨率 ， 了 以最 高 分辨 为 率 为基 准 将 全 景 图 像 展 开 ， 开 时 沿 其 外 圆 周 展 展 开， 内圆的分辨 率 和最 高 分 辨率 保 持 一致 。环 形 图 像 的展 开可 以分 成 以下 两步 ： （ ） 线方 向线 性 化 ， １切 即保 持 内外 最 大 尺 度 不 变， 将环形 图像展 开为 矩形 图像 ； （ ） 向方 向线 性 化 ， 开 的 图像 需 要 在 径 向 ２径 展 进行 拉伸 ， 满足径 向无 畸变 的需求 。
形 图像 不便 于人 眼观察和测量 ， 为此 需要将环形 图像 无失真地展 开为常规平面像。根据 Ｐ Ｌ成像 的特点 ， Ａ 以全景 图像 的最 高
分 辨率 为 基 准 ， 用 一种 基 于 边 缘 检 测 和 最 优 参 数 的插 值 方 法 ， 孤 立 边 缘 和 联 通 域 内 的 部 分 采 用 最 优 参 数 的 三次 卷 积 插 值 采 对
２１ ０ １年 １月 ６ 日收 到 军 队科 研 ［ ０ ９ ２６资 助 ２ ０ ］４
图 ２ Ｐ Ｌ的 结 构 Ａ
第一作者 简介 ： 雷
洁（９９ ）男 ， 学硕 士 ， 究 方 向： 辆检 １８ 一 ， 工 研 车
测、 图像 处 理 。Ｅ ｍ ｉ ５ ８ｅ ｉ ｓ ａ ｃｎ。 — ａｌ １１ｉｅ ｌ ．ｏ ： ｊ＠ ｎ
２ １ 图像坐 标变换 ．
至 此 ， 完成 了矩形 图像 中的点 Ｐ ， 便 （ ｙ）和对 应 的环 形 图像 中的点 Ｊ ， 之 间的坐标 变换 。 Ｐ （ Ｙ）
第１卷 １
第 ９期２ １ 年 ３月 ０１科学技术
与
工
程
＠
Ｖｏ．１ Ｎｏ ９ Ｍ ａ ， ０１１ １ １ ． ｒ２
ｌ７ — １１ （０ １ ９ １７ —４ ６ １ ８ ５ ２ １ ） —９７ ０
Ｓ ｉｎ ｅＴ ｃ ｎ ｌ ｙａ ｄ Ｅ ￣ ｅ ｆ ｇ ｃｅ ｃ ｅ ｈ ｏ ｇ ｎ ｎ ｅ ｎ ｏ ｎ ｉ
３ ０ 全 景成 像 ， 内窥 、 ６。 在 机器 人视 觉 和虚 拟 现实 方 面 有着 极 大 的应用 价值 。
１ Ｐ Ｌ成像特性 Ａ
全 景环 形 透 镜 （ Ａ 是 基 于 Ｆ Ｐ透 视 法 的一 Ｐ Ｌ） Ｃ
种光 学镜 头 ， 即把 围绕 光 学 系 统 光轴 ３ ０ 范 围 的 圆 ６。 柱视场 投 影到 二维 平 面 的一 个 环 形 区域 ， 图 １所 如
文献标志码
传 统 的光 学 系统 遵 循 中心 投影 法 （ ｅ ｔ ｌ ｏ — ｃ ｎｒ ｎ ａｃ ｖｒｅ ｃ ｅｓｅｔ ｅ ｃ Ｐ ， 了获得 ３ ０ 的 全 景 成 ｅｇｎｅｐ ｒ ｃ ｖ ， ｃ ） 为 ｐ ｉ ６。
示 。能够 成像 部 分是 仅角 的两 条 边 绕 轴 旋 转 ３ ０ ６。
法， 非边 缘 区域采用 双 线性 插 值 ， 结果 表 明， 方 法较 好 地 恢 复 了 图像 细 节 ， 该 同时插 值 处 理 时 间相 比 三 次卷 积 插值 缩短
了４ ％ 。 Ｏ
关键词
全 景环 形透 镜
坐标 变换
边 缘检测 Ａ
三 次卷 积插 值
中图法分类号
Ｔ ９ １７ Ｎ １．３；
Ｐ Ｉ的结构如 图 ２所 示 ， 中 １和 ３为 反射 面 ， ＡＪ 其 ２
科
学
技
术
与
工
程
１ 卷 １
和４为折射面 ， Ｌ为转 向透 镜 ， Ｐ Ｌ成像在 Ｃ Ｄ传感 使 Ａ Ｃ
器上 。该 系 统 沿 光 轴 方 向 的视 场 角 范 围 为 （一ｏ ， 【 。
：
） 为视场角 的下 限 ， 为视场 角的上 限。 ，
显 的 ， 是 无 法 在 同一 时 刻 观 察 到 整 个 视 场 的 成 就
像， 只能按 照 扫描 顺 序 逐 一 观 察 小 视 场 成 像 ， 图 且 像 拼接 处 理量 十分 大 。为 了克 服 Ｃ Ｐ的缺 点 ， 们 Ｃ 人
提 出 了平 面 圆 柱 投 影 法 （ ａ ｃｌ ｄ ｒｐｒｐｃｉ ， ｌ ｎ ｆ ｔ ｙｉ ｅ ｅｓｅｔ ｅ ｖ Ｆ Ｐ ， 以此 为基 础设 计 出 了 Ｐ Ｌ镜 头 ， Ｃ ）并 Ａ 即全 景 环 形透 镜 … ， 光 学 系 统 可 实 现 无 扫 描 器 件 的 实 时 此
像， 需要 一 个 无 限大 的像 平 面 ， 这 实 际 上 是 不 可 而
能 的 。为 了保 证 ３ ０ 的视 场 ， 统 方 法 是 在成 像 系 ６。 传
统 中安放 扫描 器 件 ， 后 进 行 图像 的 拼 接 ， 到 全 然 得
— — 、
景 ３ ０ 的图 像 。但 是 这 种 方 法 的缺 陷 也 是 非 常 明 ６。
图 １ 平 面圆 柱 投 影 法
后得 到 的 区域 ， 面 上 每 一 个 同 心 圆是 与轴 成 同一 像 角度 的点 的 轨 迹 。透 镜 产 生 的 环 形 图像 的 高 度 对 应 于侧 向视 场 的范 围 。 角所 代 表 的 区域 为 盲 区 。
成像 在 Ｐ Ｌ内部 为 环形 虚像 ， 由后 继透 镜 将 像 拉 Ａ 再 出 ， 成全 景环 形 成像 系统 。 构
２ １ ＳｉＴ ｃ ． ｎ ｎ． ０ ｃ ｅｈ Ｅ ｇｇ １ ．
基 于 边 缘检 测 和 最 优 参 数 的全 景 图 像 插 值 复 原
雷 洁 傅 建平 郭 琦
（ 械工 程 学 院火 炮 工 程 系 ， 家庄 ０ ００ ） 军 石 ５ ０ ３
摘
要
全 景 环 形 透 镜 （ Ａ ） 成 的观 测 系 统 能 够 同 时观 测 到 绕 光 轴 ３ ０ 的 物 体 ， 合 于 管 道 等 的 内窥 。 但 是 所 形 成 的 环 ＰＬ组 ６。 适