Построение квадратично-экспоненциальных КИХ-фильтров с расширенной средней областью частотного отклика
Автор: Фурсов Владимир Алексеевич
Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics
Рубрика: Обработка изображений, распознавание образов
Статья в выпуске: 2 т.42, 2018 года.
Бесплатный доступ
Статья посвящена проблеме синтеза фильтров с конечной импульсной характеристикой (КИХ-фильтров) для коррекции радиально-симметричных искажений типа дефокусировки. Предлагается новая модель радиально-симметричного частотного отклика, являющаяся обобщением модели частотного отклика, который описывается аналитически в виде композиции отрезков квадратичной и экспоненциальной функций. Обобщение состоит в том, что вводится дополнительный участок постоянного частотного отклика, который расширяет область средних частот. В работе исследуется зависимость качества восстановления от параметра, характеризующего диапазон средних частот, в котором спектральная характеристика фильтра постоянна. Приводятся примеры реализации и результаты сравнения с оптимальным фильтром Винера.
Ких-фильтр, импульсный отклик, частотный отклик, обработка изображений
Короткий адрес: https://sciup.org/140228730
IDR: 140228730 | DOI: 10.18287/2412-6179-2018-42-2-297-305
Constructing a quadratic-exponential FIR-filter with an extended frequency response midrange
This article is concerned with synthesizing filter with finite impulse response (FIR-filters) employed to correct radially symmetric distortions such as defocusing. We propose a new parametric class of finite impulse response filters (FIR-filters) based on a model of the one-dimensional radially symmetric frequency response. In the proposed method, the one-dimensional frequency response is composed of quadratic and exponential functions. The two-dimensional impulse response of the filter is constructed by sampling one-dimensional impulse responses for all directions. The development consists in introducing an extended mid-frequency region of the frequency response, thus increasing the contribution of the frequencies to image correction. Examples are given in order to illustrate the possibility of the high-quality distortion correction. In particular, it is shown that the proposed method provides the restoration quality higher than that obtained when using an optimal Wiener filter (taken from OpenCV).
Список литературы Построение квадратично-экспоненциальных КИХ-фильтров с расширенной средней областью частотного отклика
- Прэтт, У. Цифровая обработка изображений/У. Прэтт. -Кн.2. -Пер. с англ. -М.: Мир, 1982. -480 с.
- Lagendijk, R. Basic methods for image restoration and identification/R. Lagendijk, J. Biemond. -London: Academic Press, 2000.
- Computer image processing, Part II: Methods and algorithms/A.V. Chernov PhD, V.M. Chernov, M.A. Chicheva, V.A. Fursov, M.V. Gashnikov, N.I. Glumov, N.Yu. Ilyasova, A.G. Khramov, A.O. Korepanov, A.V. Kupriyanov, E.V. Myasnikov, V.V. Myasnikov, S.B. Popov, V.V. Sergeyev, V.A. Soifer; ed. by V.A. Soifer. -VDM Verlag Dr. Müller, 2010. -584 p. -ISBN: 978-3-6391-7545-5.
- Motion deblurring: Algorithms and systems/ed. by N. Rajagopalan, R. Chellappa. -Cambridge, U.K.: Cambridge University Press, 2014. -306 p. -ISBN: 978-1-107-04436-4.
- Wang, R. Recent progress in image deblurring /R. Wang, D. Tao. -URL: http://arxiv.org/abs/1409.6838 (date request 03.04.2014).
- D’Andr`es, L. Non-parametric blur map regression for depth of field extension/L. D’Andr`es, J. Salvador, A. Kochale, S. Susstrunk//IEEE Transactions on Image Processing. -2016. -Vol. 25, Issue 4. -P. 1660-1673. - DOI: 10.1109/TIP.2016.2526907
- Tang, Ch. A spectral and spatial approach of coarse-to-fine blurred image region detection/Ch. Tang, J. Wu, Y. Hou, P. Wang, W. Li//IEEE Signal Processing Letters. -2016. -Vol. 23, Issue 11. -P. 1652-1656. - DOI: 10.1109/LSP.2016.2611608
- Couzinié-Devy, F. Learning to estimate and remove non-uniform image blur/F. Couzinié-Devy, J. Sun, K. Alahari, J. Ponce//Proceedings of the 2013 IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR). -2013. -P. 1075-1082. - DOI: 10.1109/CVPR.2013.143
- Saad, E. Defocus blur-invariant scale-space feature extractions/E. Saad, K. Hirakawa//IEEE Transactions on Image Processing. -2016. -Vol. 25, Issue 7. -P. 3141-3156. - DOI: 10.1109/TIP.2016.2555702
- Tian, D. Coupled learning for facial deblur/D. Tian, D. Tao//IEEE Transactions on Image Processing. -2016. -Vol. 25, Issue 2. -P. 961-972. - DOI: 10.1109/TIP.2015.2509418
- Peng, Y.-T. Underwater image restoration based on image blurriness and light absorption/Y.-T. Peng, P.C. Cosman//IEEE Transactions on Image Processing. -2017. -Vol. 26, Issue 4. -P. 1579-1594. - DOI: 10.1109/TIP.2017.2663846
- Zhu, X. Estimating spatially varying defocus blur from a single image/X. Zhu, S. Cohen, S. Schiller, P. Milanfar//IEEE Transactions on Image Processing. -2013. -Vol. 22, Issue 12. -P. 4879-4891. - DOI: 10.1109/TIP.2013.2279316
- Liang, H. Comparison-based image quality assessment for selecting image restoration parameters/H. Liang, D.S. Weller//IEEE Transactions on Image Processing. -2016. -Vol. 25, Issue 11. -P. 5118-5130. - DOI: 10.1109/TIP.2016.2601783
- Moreno, C. Constructing FIR digital filters with valarry /C. Moreno. -URL: https://www.mochima.com/articles/FIR/FIR.html (request date 04.04.2018).
- 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, Issue 4. -P. 1427-1436. - DOI: 10.1007/s00034-015-0122-5
- Arar, S. FIR filter design by windowing: Concepts and the rectangular window /S. Arar. -URL: https://www.allaboutcircuits.com/technical-articles/finite-impulse-response-filter-design-by-windowing-part-i-concepts-and-rect/(request date 04.04.2018).
- Petrou, M. Image processing: Fundamentals/M. Petrou, C. Petrou. -2nd ed. -Singapore: 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, В.В. Сергеев//Компьютерная оптика. -2011. -Т. 35, № 4. -С. 500-507.
- 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, Issue 2. -P. 125-128. - DOI: 10.1134/S1054661811020349
- Fursov, V.A. Identification of square-exponential FIR-filter parameters in the absence of a test image/V.A. Fursov//Procedia Engineering. -2017. -Vol. 201. -P. 206-212. - DOI: 10.1016/j.proeng.2017.09.611
- Фурсов, В.А. Построение КИХ-фильтров в заданном параметрическом классе частотных характеристик для коррекции дефокусировки/В.А. Фурсов//Компьютерная оптика. -2016. -Т. 40, № 6. -С. 878-886. - DOI: 10.18287/2412-6179-2016-40-6-878-886
