Построение КИХ-фильтров в заданном параметрическом классе частотных характеристик для коррекции дефокусировки
Автор: Фурсов Владимир Алексеевич
Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics
Рубрика: Обработка изображений: Распознавание образов
Статья в выпуске: 6 т.40, 2016 года.
Бесплатный доступ
Рассматривается технология восстановления изображений, подвергшихся искажениям типа дефокусировки с использованием КИХ-фильтров, получаемых путем идентификации параметров модели импульсного отклика по прецедентам. Модель импульсного отклика задается в классе одномерных функций, являющихся аппроксимацией заданного частотного отклика фильтра в радиальном направлении. Отсчеты двумерного импульсного отклика определяются с учетом свойства радиальной симметрии искажений путем дискретизации этой функции и нормализации отсчетов. Класс аппроксимирующих функций задается так, чтобы обеспечивались желаемые свойства частотного отклика для устранения дефокусировки: усиление низких и подавление высоких частот. Важным достоинством метода являются высокое качество восстановления и быстрота настройки фильтра, т.к. аппроксимирующая функция соответствует заданному частотному отклику и определяется малым числом настраиваемых параметров. Приводятся примеры реализации, иллюстрирующие возможность достижения более высокого качества, по сравнению с фильтром Винера, размещенным в открытой библиотеке обработки изображений OpenCV.
Ких-фильтр, импульсный отклик, частотный отклик, обработка изображений
Короткий адрес: https://sciup.org/14059516
IDR: 14059516 | DOI: 10.18287/2412-6179-2016-40-6-878-886
Constructing FIR-filters in a given parametrical class of frequency response for defocus correction
A problem of the restoration of defocused images is considered. For this purpose, we construct an FIR-filter by identifying the model from a special class of parameters with use of test images. The model of impulse response is defined in a class of univariate functions, which approximate the required frequency response in the radial direction. Samples of the two-dimensional impulse response are defined by discretization and the subsequent sample normalization. The approximation function class is defined so as to amplify low and suppress high spectrum frequencies. Important advantages of the method are high-quality image restoration and fast identification of filter's model due to the fact that the approximating function is determined by a small number of unknown parameters. In this article realization examples are given. These examples show the possibility of achieving the higher-quality restoration in comparison with the Wiener filter from the open-source image processing library OpenCV.
Список литературы Построение КИХ-фильтров в заданном параметрическом классе частотных характеристик для коррекции дефокусировки
- Прэтт, У. Цифровая обработка изображений. Кн. 2./У. Прэтт; пер. с англ. -М.: Мир, 1982. -480 с.
- Moreno, C. Constructing FIR digital filters with valarry /C. Moreno. -URL: https://www.mochima.com/articles/FIR/FIR.html (request date 03.10.2016).
- Ye, W. Greedy algorithm for the design of linear-phase fir filters with sparse coefficients/W. Ye, Y.J. Yu/Circuits, Systems, and Signal Processing. -2016. -Vol. 35. -P. 1427. - DOI: 10.1007/s00034-015-0122-5
- Computer Image Processing, Part II: Methods and algorithms/ed. by V.A. Soifer. -VDM Verlag, 2010. -584 p.
- Копенков, В.Н. Алгоритм автоматического построения процедуры локальной нелинейной обработки изображений на основе иерархической регрессии/B.Н. Копенков, В.В. Мясников//Компьютерная оптика. -2012. -Т. 36, № 2. -С. 257-265.
- Fursov, V.A. Identification of distorting systems with monitoring of data capacity/V.A. Fursov//5-th International Workshop on Digital Image Processing and Computer Graphics «Image Processing and Computer Optics», Samara, Russia, Aug, 22-26, 1994, Proceedings of. -1994. -Part 2.
- Fursov, V.A. Correction of distortions in color images based on parametric identification/V.A. Fursov, A.V. Nikonorov, S.A. Bibikov, P.Yu. Yakimov, E.Yu. Minaev//Pattern Recognition and Image Analysis. -2011. -Vol. 21(2). -P. 125-128. - DOI: 10.1134/S1054661811020349
- Щербаков, М.А. Нелинейная фильтрация с адаптацией к локальным свойствам изображения/М.А. Щербаков, А.П. Панов//Компьютерная оптика. -2014. -T. 38, № 4. -С. 818-824.
- Arar, S. FIR filter design by windowing: concepts and the rectangular window /S. Arar. -URL: http://www.allaboutcircuits.com/technical-articles/finite-impulse-response-filter-design-by-windowing-part-i-concepts-and-rect/(request date 03.10.2016).
- Petrou, M. Image Processing: Fundamentals/M. Petrou, C. Petrou. -2nd ed. -John Wiley& Sons Ltd., 2010. -818 p. -ISBN 978-0-470-74586-1.
- Баврина, А.Ю. Метод параметрического оценивания оптико-электронного тракта системы дистанционного формирования оптического изображения/А.Ю. Баврина, В.В. Мясников, А.В. Сергеев//Компьютерная оптика. -2011. -T. 35, № 4. -C. 500-507.
- Кольцов, П.П. Оценка размытия изображения/Компьютерная оптика. -2011. -T. 35, № 1. -C. 95-102.
- Никоноров, А.В. Параллельная реализация двумерных БИХ-фильтров в распределенной системе обработки изображений/А.В. Никоноров, М.Г. Милюткин, В.А. Фурсов//Вычислительные методы и программирование. Новые вычислительные технологии. Электронный научный журнал. -2010. -Т. 11, № 1. -C. 88-94.
- Fursov, V.A. Construction of adaptive identification algorithms, using the estimates conformity principle/V.A. Fursov//11th International Conference on Pattern Recognition and Image Analysis: New Information Technologies (PRIA-11-2013), Conference Proceedings, Samara, September 23-28, 2013. Conference Proceedings (Vol. I-II). -2013. -Vol. 1. -P. 22-25.
- Fursov, V.A. Constructing unified identification algorithms using a small number of observations for adaptive control and navigation systems/V.A. Fursov//Proceedings of SPIE. -1997. -Vol. 3087. -P. 34-44. - DOI: 10.1117/12.277217
- Льюнг, Л. Идентификация систем. Теория для пользователя: Пер. с англ./Л. Льюнг, под ред. Я.З. Цыпкина; пер. с англ. -М.: Наука, 1991. -432 c. -ISBN 5-02-014511-4.
- Даджион, Д.Э. Цифровая обработка многомерных сигналов/Д.Э. Даджион, Р.М. Мерсеро; пер. с англ. -М.: Мир, 1988. -488 c. -ISBN: 5-03-000402-5.
