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两种改进的图像复原算法在COSM中的应用


□ 赵远昊 何小海 陶青川 余艳梅

  摘要:对模糊的成像结果进行图像复原,采用高斯函数作为点扩展函数,应用于三维逆滤波和维纳滤波算法中,改进了这两种算法。实验结果证明,改进后的维纳滤波算法复原三维序列的结果比改进后逆滤波算法得到的结果更好。此外,提出三维维纳增量滤波算法以及加快其收敛速度的方法。
  关键词:逆滤波; 维纳滤波; 增量维纳滤波; 点扩展函数
  中图分类号:TP391.4文献标志码:A
  文章编号:1001-3695(2008)04-1081-03
  
  近年来随着显微技术、电子技术以及图像处理技术的发展,出现了两种显微成像技术,即激光共焦显微镜技术和计算光学切片显微成像技术。两种技术相比较而言,光学切片显微成像技术得到的样本具有信噪比高、不产生样本漂白、价格便宜等优势。大多数传统图像复原算法需要进行迭代,运算量大、所需时间长。基于线性滤波算法的逆滤波和维纳滤波算法,不需要迭代、运算量小、所需时间短,在相同条件下为迭代方法用于图像复原所需时间的1/3。两种算法的原理是把三维显微光学成像系统近似为线性,成像结果可以近似为是光学系统点扩展函数与生物样本序列卷积的结果。频域分析可知,成像结果的傅里叶变换等于样本函数傅里叶变换与点扩展函数的傅里叶变换的乘积。本文详细分析了基于计算光学切片显微成像技术的两种图像复原算法。根据二维维纳滤波的原理,提出和实现了三维改进逆滤波及改进维纳滤波算法。同时,理论上提出了改进维纳增量滤波算法。从显微成像原理可以知道,成像过程是一个卷积加噪声的过程[1,2]。
  
  1算法介绍
  
  1.1逆滤波算法和改进逆滤波算法
  图像成像及复原的过程可以用图1表示[4]。其中:Q表示图像复原滤波器。设F为序列图像的傅里叶变换,H为点扩展函数的傅里叶变换。逆滤波算法的表达式为
  
  3结束语
  
  通过真实生物样本序列图像复原的实验证明了改进逆滤波算法的有效性,通过实验得出的对比数据证明了改进维纳滤波算法应用于真实样本序列图像,其复原性能优于改进逆滤波算法得到的结果。本文提出了维纳增量滤波算法中加快收敛的方法,仍有待实验的验证。
  
  参考文献:
  [1]邹谋炎.反卷积和信号复原[M].北京:国防工业出版社,2001:56-87.
  [2]滕奇志,陶青川,赵佳,等.基于深度变化成像模型的图像估计[J].计算机工程与应用,2005,41(4):32-34.
  [3]陶青川.计算光学切片显微三维成像技术研究[D].成都:四川大学东区图书馆,2005:80-90.
  [4]GONZALEZ R C, WOODS R E. 数字图像处理[M].阮秋琦,阮宇智,等译.2版.北京:电子工业出版社,2003:175-219. ......
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