數(shù)字圖像處理技術(shù)PPT圖像恢復(fù)與重建

第6章數(shù)字圖像恢復(fù) 圖像復(fù)原和圖像增強一樣，都是為了改善圖像視覺效果，以及便于后續(xù)處理。只是圖像增強方法更偏向主觀判斷，而圖像復(fù)原則是根據(jù)圖像畸變或退化原因，進行模型化處理

6.1概念：圖像退化 數(shù)字圖像在獲取的過程中，由于各種原因會產(chǎn)生退化光學(xué)系統(tǒng)的像差與成像衍射成像系統(tǒng)的非線性畸變環(huán)境隨機噪聲成像過程的相對運動6.1概念：圖像復(fù)原圖像復(fù)原就是使退化了圖像去掉退化因素，以最大的保真度，恢復(fù)成原來的圖像恢復(fù)圖像的評價不但根據(jù)人的主觀感覺來判斷，而且還根據(jù)某些衡量標(biāo)準(zhǔn)。如原圖像與恢復(fù)圖像的平方誤差等實際的復(fù)原過程是設(shè)計一個濾波器，使其能從降質(zhì)圖像中計算得到真實圖像的估值，使其根據(jù)預(yù)先規(guī)定的誤差準(zhǔn)則，最大程度地接近真實圖像6.2圖像退化模型圖像復(fù)原是試圖利用退化過程的先驗知識使已退化的圖像恢復(fù)本來面目，即根據(jù)退化的原因，分析引起退化的環(huán)境因素，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，并沿著使圖像退化的逆過程恢復(fù)圖像圖像復(fù)原處理的關(guān)鍵就在于建立退化模型6.2圖像退化模型一、退化現(xiàn)象的物理模型非線性退化：主要因為成像系統(tǒng)的非線性空間模糊退化：物理圖像系統(tǒng)中衍射引起運動模糊噪聲模糊6.2圖像退化模型二、圖像退化模型 原始圖像g(x,y)經(jīng)過一個退化過程H（退化算子或退化系統(tǒng)）的作用，再和噪聲n(x,y)進行疊加，形成退化圖像f(x,y)f(x,y)=H[g(x,y)]+n(x,y)H(x,y)+g(x,y)n(x,y)f(x,y)6.2圖像退化模型三、連續(xù)退化模型

在不考慮噪聲影響時，系統(tǒng)輸出由其輸入和點擴展函數(shù)唯一確定。即退化圖像f(x,y)是原圖像g(x,y)和引起退化的圖像系統(tǒng)之點擴展函數(shù)h(x,y)的卷積。點擴展函數(shù)簡稱PSF6.2圖像退化模型四、離散退化模型表示成矩陣形式f=Hg+n其中：f,g,n都是的向量，H是維向量。6.3恢復(fù)方法一、無約束最小二乘方恢復(fù)（反濾波器法）對退化模型g=Hf+n最佳準(zhǔn)則函數(shù)取為這是一個最小二乘方最佳估值問題。如H已知，便可由f求得g的最佳估值反濾波器法 由于對噪聲的影響未知，實際恢復(fù)過程中，一般先對圖像進行平滑，以減少噪聲；同時，實際恢復(fù)時，僅取頻域平面原點附近的一個較小的區(qū)域進行處理6.3恢復(fù)方法二、有約束的最小二乘方恢復(fù)1、恢復(fù)的病態(tài)性 模糊圖像任意小的擾動都會使恢復(fù)圖像產(chǎn)生不可忽視的強擾動 對于噪聲，其隨機性也使模糊圖像的多可能性，導(dǎo)致恢復(fù)圖像的病態(tài)性 當(dāng)H的可逆矩陣不存在時，更會導(dǎo)致恢復(fù)問題的奇異性6.3恢復(fù)方法2、有約束的最小二乘方恢復(fù)

在恢復(fù)過程中對運算施加約束，以克服病態(tài)性。 有約束恢復(fù)求得最佳估計值：其中，Q是某一線性運算，約束條件為6.3恢復(fù)方法能量約束恢復(fù)

當(dāng)Q為線性運算時，即Q=I，有 其物理意義在于：按照約束條件復(fù)原出來的圖像的能量最小6.3恢復(fù)方法平滑約束恢復(fù)

當(dāng)Q取平滑運算，Q=C二維情況下，取Q與平滑模板C(m,n)對應(yīng)則最佳復(fù)原解為其物理意義是：恢復(fù)出的圖像最平滑6.3恢復(fù)方法均方誤差最小濾波（維納濾波）

當(dāng)時，有其物理意義是：使信噪比對復(fù)原圖像的影響最小此時，最小二乘方濾波轉(zhuǎn)化為維納濾波其中：為含參維納濾波 為標(biāo)準(zhǔn)維納濾波6.4運動模糊運動模糊的原因：相機鏡頭與對象在曝光瞬間的相對移動運動模糊圖像的復(fù)原水平運動模糊復(fù)原垂直運動模糊復(fù)原水平垂直運動模糊復(fù)原盲目解卷積圖像恢復(fù)盲目解卷積算法主要針對失真（包括模糊和噪聲）毫無所知的情況下進行的復(fù)原操作一般處理方法是把圖像分為若干塊，假設(shè)點擴展函數(shù)H(u,v)的值為某常數(shù)，逐塊求得原圖像的傅立葉變換，從而復(fù)原圖像。因為H(u,v)未知，故稱為盲目解卷積盲目解卷積圖像恢復(fù)此方法適用范圍很小，只適合于H(u,v)相位為零或不重要的場合，如H表示大氣平均擾動、相機象差、均勻運動等6.5幾何畸變的消除 由于成像系統(tǒng)的非線性，成像后的圖像與原景物相比，產(chǎn)生比例失調(diào)，被描述的景物間產(chǎn)生扭曲透視照片 攝像系統(tǒng)與景物成斜視角枕形或桶形失真 成像系統(tǒng)或電子掃描系統(tǒng)本身的限制6.5幾何畸變的消除

任何一種幾何失真都可以用原始圖形坐標(biāo)和畸變圖形坐標(biāo)之間的關(guān)系進行描述。當(dāng)坐標(biāo)變換關(guān)系已知時

對每一對坐標(biāo)進行變換得到畸變圖像坐標(biāo)，如果這一坐標(biāo)正好落在畸變圖像的坐標(biāo)點上，則原圖像的灰度值就為畸變圖像相應(yīng)點上灰度值；如果這一坐標(biāo)沒落在網(wǎng)格點上，就需要進行內(nèi)插；而這坐標(biāo)落在畸變圖像的外邊，則只能用最靠近它的圖像像點代替

當(dāng)坐標(biāo)變換關(guān)系未知時 事先選取控制點對畸變圖像進行校正隨機噪聲模糊效果圖返回運動模糊效果圖返回?zé)o約束恢復(fù)效果圖返回反濾波復(fù)原返回約束最小二乘方恢復(fù)效果原圖像模糊噪聲的圖像最小二乘方恢復(fù)平滑約束恢復(fù)返回最小二乘方恢復(fù)效果假設(shè)噪聲水平低恢復(fù)假設(shè)噪聲水平高恢復(fù)噪聲水平更低恢復(fù)返回平滑約束恢復(fù)效果噪聲模糊圖像平滑約束恢復(fù)圖像返回維納濾波恢復(fù)效果（無噪聲）對有噪聲模糊圖像的恢復(fù)返回維納濾波恢復(fù)效果（有噪聲）返回水平運動模糊復(fù)原運動角度=0度返回垂直運動模糊復(fù)原運動角度=90度返回水平垂直運動模糊復(fù)原運動角度=45度返回幾何畸變返回幾何畸變返回盲目解卷積恢復(fù)返回上機實驗：運動模糊及恢復(fù)

I=imread('flowers.tif'); LEN=31;THETA=30; PSF=fspecial('motion',LEN,THETA); I1=imfilter(I,PSF,'circular','conv'); UNDERPSF=ones(size(PSF)-4); [JP1]=deconvblind(I1,UNDERPSF); W=deconvwnr(I1,PSF); subplot(2,2,1);imshow(I);title('原圖像'); subplot(2,2,2);imshow(I1);title('運動模糊圖像'); subplot(2,2,3);imshow(J);title('盲目解卷積恢復(fù)'); subplot(2,2,4);imshow(W);title('維納濾波恢復(fù)');上機效果圖：運動模糊及恢復(fù)第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理第二節(jié)活塞式空壓機的結(jié)構(gòu)和自動控制第三節(jié)活塞式空壓機的管理復(fù)習(xí)思考題單擊此處輸入你的副標(biāo)題，文字是您思想的提煉，為了最終演示發(fā)布的良好效果，請盡量言簡意賅的闡述觀點。第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor壓縮空氣在船舶上的應(yīng)用：

1.主機的啟動、換向；

2.輔機的啟動；

3.為氣動裝置提供氣源；

4.為氣動工具提供氣源；

5.吹洗零部件和濾器。

排氣量:單位時間內(nèi)所排送的相當(dāng)?shù)谝患壩鼩鉅顟B(tài)的空氣體積。單位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor空壓機分類：按排氣壓力分：低壓0.2～1.0MPa；中壓1～10MPa；高壓10～100MPa。按排氣量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理容積式壓縮機按結(jié)構(gòu)分為兩大類：往復(fù)式與旋轉(zhuǎn)式兩級活塞式壓縮機單級活塞壓縮機活塞式壓縮機膜片式壓縮機旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機最長的使用壽命-

----低轉(zhuǎn)速（1460RPM），動件少（軸承與滑片），潤滑油在機件間形成保護膜，防止磨損及泄漏，使空壓機能夠安靜有效運作；平時有按規(guī)定做例行保養(yǎng)的JAGUAR滑片式空壓機，至今使用十萬小時以上，依然完好如初，按十萬小時相當(dāng)于每日以十小時運作計算，可長達33年之久。因此，將滑片式空壓機比喻為一部終身機器實不為過?；?葉)片式空壓機可以365天連續(xù)運轉(zhuǎn)并保證60000小時以上安全運轉(zhuǎn)的空氣壓縮機1.進氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.轉(zhuǎn)子及機殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時，空氣由機體進氣端進入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時停止進氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。4.被壓縮的空氣壓力升高達到額定的壓力后由排氣端排出進入油氣分離器內(nèi)。4.被壓縮的空氣壓力升高達到額定的壓力后由排氣端排出進入油氣分離器內(nèi)。1.進氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.凸凹轉(zhuǎn)子及機殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時，空氣由機體進氣端進入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時停止進氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。螺桿式氣體壓縮機是世界上最先進、緊湊型、堅實、運行平穩(wěn)，噪音低，是值得信賴的氣體壓縮機。螺桿式壓縮機氣路系統(tǒng)：

A

進氣過濾器

B

空氣進氣閥

C

壓縮機主機

D

單向閥

E

空氣/油分離器

F

最小壓力閥

G

后冷卻器

H

帶自動疏水器的水分離器油路系統(tǒng)：

J

油箱

K

恒溫旁通閥

L

油冷卻器

M

油過濾器

N

回油閥

O

斷油閥冷凍系統(tǒng)：

P

冷凍壓縮機

Q

冷凝器

R

熱交換器

S

旁通系統(tǒng)

T

空氣出口過濾器螺桿式壓縮機渦旋式壓縮機

渦旋式壓縮機是20世紀(jì)90年代末期開發(fā)并問世的高科技壓縮機，由于結(jié)構(gòu)簡單、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪聲、長壽命等諸方面大大優(yōu)于其它型式的壓縮機，已經(jīng)得到壓縮機行業(yè)的關(guān)注和公認(rèn)。被譽為“環(huán)保型壓縮機”。由于渦旋式壓縮機的獨特設(shè)計，使其成為當(dāng)今世界最節(jié)能壓縮機。渦旋式壓縮機主要運動件渦卷付，只有磨合沒有磨損，因而壽命更長，被譽為免維修壓縮機。

由于渦旋式壓縮機運行平穩(wěn)、振動小、工作環(huán)境安靜，又被譽為“超靜壓縮機”。

渦旋式壓縮機零部件少，只有四個運動部件,壓縮機工作腔由相運動渦卷付形成多個相互封閉的鐮形工作腔，當(dāng)動渦卷作平動運動時，使鐮形工作腔由大變小而達到壓縮和排出壓縮空氣的目的?；钊娇諝鈮嚎s機的外形第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）工作循環(huán)：4—1—2—34—1吸氣過程

1—2壓縮過程

2—3排氣過程第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）

壓縮分類：絕熱壓縮：1—2耗功最大等溫壓縮：1—2''耗功最小多變壓縮：1—2'耗功居中功＝P×V（PV圖上的面積）加強對氣缸的冷卻，省功、對氣缸潤滑有益。二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）1.不存在假設(shè)條件2.與理論循環(huán)不同的原因：1）余隙容積Vc的影響Vc不利的影響—殘存的氣體在活塞回行時，發(fā)生膨脹，使實際吸氣行程（容積）減小。Vc有利的好處—

（1）形成氣墊，利于活塞回行；（2）避免“液擊”（空氣結(jié)露）；（3）避免活塞、連桿熱膨脹，松動發(fā)生相撞。第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理表征Vc的參數(shù)—相對容積C、容積系數(shù)λv合適的C：低壓0.07-0.12

中壓0.09-0.14

高壓0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容積Vc的影響C越大或壓力比越高，則λv越小。保證Vc正常的措施：余隙高度見表6-1壓鉛法—保證要求的氣缸墊厚度2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理2）進排氣閥及流道阻力的影響吸氣過程壓力損失使排氣量減少程度，用壓力系數(shù)λp表示：保證措施：合適的氣閥升程及彈簧彈力、管路圓滑暢通、濾器干凈。λp

（0.90-0.98）2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理3）吸氣預(yù)熱的影響由于壓縮過程中機件吸熱，所以在吸氣過程中，機件放熱使吸入的氣體溫度升高，使吸氣的比容減小，造成吸氣量下降。預(yù)熱損失用溫度系數(shù)λt來衡量（0.90-0.95）。保證措施：加強對氣缸、氣缸蓋的冷卻，防止水垢和油污的形成。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理4）漏泄的影響內(nèi)漏：排氣閥（回漏）；外漏：吸氣閥、活塞環(huán)、氣缸墊。漏泄損失用氣密系數(shù)λl來衡量（0.90-0.98）。保證措施：氣閥的嚴(yán)密閉合，氣缸與活塞、氣缸與缸蓋等部件的嚴(yán)密配合。5）氣體流動慣性的影響當(dāng)吸氣管中的氣流慣性方向與活塞吸氣行程相反時，造成氣缸壓力較低，氣體比容增大，吸氣量下降。保證措施：合理的設(shè)計進氣管長度，不得隨意增減進氣管的長度，保證濾器的清潔。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理上述五條原因使實際與理論循環(huán)不同。4）漏泄的影響5）氣體流動慣性的影響1）余隙容積Vc的影響2）進排氣閥及流道阻力的影響3）吸氣預(yù)熱的影響2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理3.排氣量和輸氣系數(shù)理論排氣量Vt----單位時間內(nèi)活塞所掃過的氣缸容積。實際排氣量Q：Q=Vt

λ輸氣系數(shù)λ

：λ＝λtλv

λ

pλl漏泄的影響余隙容積Vc的影響進排氣閥及流道阻力的影響吸氣預(yù)熱的影響二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理指示功率pi

：按示功圖計算的功率理論功率Ps、PT：按理論循環(huán)計算的功率

Ps(PT)<pi軸功率P：壓縮機軸的輸入功率絕熱指示效率等溫指示效率機械效率總效率