图像恢复与重建之原理

目录

[1. 图像恢复与重建的概念](#1. 图像恢复与重建的概念)

[1.1 图像恢复](#1.1 图像恢复)

[1.2 图像重建](#1.2 图像重建)

[2. 实现技术](#2. 实现技术)

[2.1 图像恢复技术要点](#2.1 图像恢复技术要点)

[2.2 图像重建技术要点](#2.2 图像重建技术要点)


1. 图像恢复与重建的概念

1.1 图像恢复

图像恢复是指利用对退化现象的先验知识来恢复已退化的图像,通过对退化现象进行建模,并利用逆退化 (例如,使用逆卷积进行去模糊)来修复受损图像 (例如,模糊、有噪声的图像)。即从一幅受损图像开始,尝试消除已知的图像失真。

1.2 图像重建

图像重建则是利用逆问题和数学建模,从间接观测数据(例如, CT 扫描的投影数据)构建图像,在本质上是从有限的数据中"拼凑"出原场景,通常需要使用正则化方法。图像恢复是修复已有的图像;而图像重建则是根据不完整的观测数据创建图像即从预测数据或部分数据入手;尝试从零开始构建图像,这是一个更基础的逆问题(反向问题)。

2. 实现技术

2.1 图像恢复技术要点

(1) 建模退化图像识别退化原因 (例如,模糊、噪声、相机抖动),并对其进行数学建模,通常建模为线性卷积和加性噪声。

(2) 逆滤波/处理:应用逆运算(例如逆卷积)来抵消图像退化。

(3) 先验知识:利用关于原图像或噪声的信息(例如,平滑度、噪声类型,如Gauss噪声)来约束解空间。

(4) 客观改进:旨在基于模型客观地恢复图像,而不是进行主观增强。

2.2 图像重建技术要点

(1) 间接观测:从不同角度收集投影(数据)(例如,X射线、干涉测量)。

(2) 逆问题(反向问题)( Inverse Problem**)** :求解复杂的数学方程(逆问题),从这些投影中推断出原物体

(3) 正则化使用约束条件(先验信息)来处理问题的病态性质,从有限的数据中求得一幅合理的图像。

(4) 应用:在CT扫描、MRI、显微镜、天文学和地球物理学等领域至关重要。

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