Главная » Хабрахабр » [Из песочницы] Восстановление смазанных и расфокусированных изображений с помощью фильтра Винера. Реализация на C++ OpenCV

[Из песочницы] Восстановление смазанных и расфокусированных изображений с помощью фильтра Винера. Реализация на C++ OpenCV

В качестве библиотеки обработки изображений использовалась OpenCV 3. В продолжении статьи про восстановление расфокусированных и смазанных изображений хочу поделиться своими результатами восстановления реальных изображений с помощью фильтра Винера. Фотокамера – Nikon D320, объектив Nikon DX AF-S NIKKOR 18-105mm, расфокусировка осуществлялась вручную, съёмка осуществлялась без штатива. 4.

Результаты восстановления расфокусированных изображений

При расфокусировке искажающая система хорошо аппроксимируется цилиндрической функцией рассеяния точки (ФРТ) радиуса r.

o_psf
Цилиндрическая ФРТ

Съёмка проводилась без штатива с расстояния примерно 50 см. Ниже приведены результаты восстановления трёх реальных расфокусированных изображений одного и того же объекта (страницы книги). Параметры фильтра Винера r и отношение сигнал/шум (SNR) подбирались вручную таким образом, чтобы обеспечить наилучшее визуальное качество восстановления. Степень расфокусировки объектива вручную увеличивалась от кадра к кадру. Для компенсации краевых эффектов производится плавное уменьшение яркости изображения на краях.

o1f
Изображение A

r = 53, SNR = 5200 o1r_gamma-var_640
Результат восстановления изображения A.

o2f
Изображение B

r = 66, SNR = 4400 o2r_gamma-var_640
Результат восстановления изображения B.

o3f
Изображение C

r = 102, SNR = 7100 o3r_gamma-var_640
Результат восстановления изображения C.

Видно, что даже при существенной расфокусировке читаемость текста практически
полностью восстанавливается.

Результаты восстановления смазанных изображений автомобильных номеров

Рассмотрим только тот случай, когда снимаемый объект линейно перемещается относительно неподвижной камеры. Смаз изображения возникает при взаимном движении камеры и объекта относительно друг друга во время экспозиции. Такая ФРТ задаётся двумя параметрами: L длина и THETA угол смаза. В таком случае искажающая система хорошо аппроксимируется ФРТ в виде отрезка, который направлен вдоль движения объекта.

m_psf
ФРТ при линейном смазе

Ниже представлено искажённое изображение двух легковых автомобилей, полученное при недостаточно короткой экспозиции, приведшей к появлению заметного смаза.

m1
Искажённое изображение двух легковых автомобилей

Значение параметров L, THETA и SNR подбирались таким образом, чтобы обеспечить наилучшее визуальное качество восстановления номера автомобиля. Ниже представлены результаты восстановления номеров обоих автомобилей с помощью фильтра Винера.

L = 78, THETA = 15, SNR = 300 m2
Результат восстановления номера светлого автомобиля.

L = 125, THETA = 0, SNR = 700 m3
Результат восстановления номера тёмного автомобиля.

Видно, что даже при значительном смазе удаётся восстановить читаемость номеров
автомобилей.

Алгоритм фильтрации реализован на C++ OpenCV в виде консольного приложения.
Исходные коды можно найти по ссылкам ниже.

0. https://github.com/VladKarpushin/out_of_focus_deblur/tree/full_color_version
https://github.com/VladKarpushin/motion_deblur
https://docs.opencv.org/4. 0. 0-alpha/de/d3c/tutorial_out_of_focus_deblur_filter.html
https://docs.opencv.org/4. 0-alpha/d1/dfd/tutorial_motion_deblur_filter.html

Литература

  1. R.C. Gonzalez, R.E. Woods. Digital image fundamentals. 1987.
  2. И.С. Грузман, В.С. Киричук, В.П. Косых, Г.И. Перетягин, А.А. Спектор. Цифровая обработка изображений в информационных системах. 2000.

Оставить комментарий

Ваш email нигде не будет показан
Обязательные для заполнения поля помечены *

*

x

Ещё Hi-Tech Интересное!

Дайджест свежих материалов из мира фронтенда за последнюю неделю №342 (3 — 9 декабря 2018)

[unable to retrieve full-text content]

Китайские ученые разработали практичную перезаписываемую термобумагу

Исследователи из Китая, похоже, подошли вплотную к решению этого вопроса — они разработали «бумагу», писать на которой можно при помощи изменения температуры. Многие годы различные компании и частные лица бьются над проблемой создания альтернативы обычной бумаги. Бумага меняет цвет, так ...