[发明专利]基于视觉先验信息的模糊图像高精度还原方法

说明书

本发明基于视觉先验信息的模糊图像高精度还原方法属于计算机视觉测量技术领域，涉及一种基于视觉先验信息和系统参考量的模糊图像高精度还原方法。该方法根据双目视觉测量系统的曝光时间、帧频精确的先验信息，利用序列图像中相邻两帧图像的帧间关系，求得同一圆心位置在图像坐标系下的变化方向及曝光时间内的运动距离，即模糊方向和模糊尺度两个参数，由此得到每幅图像精确的模糊核。再使用非盲图像复原算法去卷积得到清晰的复原图像，实现机床动态检测中的高速图像去模糊还原，并提高了视觉测量系统的测量精度。该方法能有效改善序列图像运动模糊的问题，去模糊效果明显，满足高速运动状态下机床定位信息的精确提取要求。

技术领域

本发明属于计算机视觉测量技术领域，涉及一种基于视觉先验信息和系统参考量的模糊图像高精度还原方法。

背景技术

高精度数控机床在运行过程中由于伺服系统滞后会产生动态轮廓误差，直接影响着加工零件的工作性能。误差的精确测量可为数控机床加工精度补偿提供数值依据，是提升数控机床加工精度的有效手段。视觉测量系统具有非接触性、方便快捷且可实现任意轨迹测量等优点，逐渐应用于机床的动态轮廓误差测量。但当机床进给速度过快时，相机曝光时间内拍摄的测量目标与相机产生相对运动造成了模糊现象，严重影响测量目标对机床定位信息的提取精度，进而影响视觉测量系统的测量精度，因此需要对拍摄的测量目标图像进行图像去模糊处理。

近年来许多学者对其进行了深入研究，模糊方向角度的求取方法主要有radon变换、Hough变换、二次傅里叶变换、倒频谱法等，模糊尺度的求取方法主要有radon变换求极小值、建立差分自相关函数等。阔地教育科技有限公司沈玉将、刘东升等发明的专利号为CN104182940 A的“一种模糊图像恢复方法及系统”，该方法在多帧参考图像中分别获取与模糊图像块相匹配的侯选块，根据多个候选块与模糊图像块生成的清晰图像块，最终还原图像。该方法处理一帧图像需要参考多帧图像，图像处理效率较低。北京大学深圳研究生院李革、张毅伟等发明的专利号为CN 107292842 A的“基于先验约束和离群值抑制的图像去模糊方法”，该方法基于先验约束和离群值抑制，结合卷积模型拟合模糊过程，能明显提高模糊图像的复原水平。该方法能准确估计模糊图像的模糊核，但该方法未利用连续帧图像关系计算，不适用于序列图像模糊还原的情况。

发明内容

本发明要解决的技术难题是克服现有技术的缺陷问题，发明一种基于视觉先验信息的模糊图像高精度还原方法，该方法以视觉测量系统的先验知识与相邻两帧图像的已知参考量作为约束条件，准确求取模糊核来复原清晰图像，实现机床定位信息的精确提取。首先，基于双目视觉测量系统精确的先验信息计算模糊方向，然后结合序列图像中的相邻图像帧间关系求取模糊尺度；由此完成针对连续帧图像模糊核的高精度求解；再利用非盲复原算法还原清晰图像，进而提升通过三维重建提升机床定位信息的提取精度，实现机床高速运动状态下双目视觉系统的高精度测量，本发明适用于机床动态检测中的运动图像高精度还原，能明显改善序列图像的运动模糊问题。

本发明所采用的技术方案是一种基于视觉先验信息的模糊图像高精度还原方法，其特征是，该方法根据双目视觉测量系统的曝光时间、帧频精确的先验信息，利用序列图像中相邻两帧图像的帧间关系，求得同一圆心位置在图像坐标系下的变化方向及曝光时间内的运动距离，即模糊方向和模糊尺度两个参数，由此得到每幅图像精确的模糊核，然后使用非盲图像复原算法去卷积得到清晰的复原图像，实现机床动态检测中的高速图像去模糊还原，并提高了视觉测量系统的测量精度；方法的具体步骤如下：

步骤1：模糊方向计算