基于PSF參數(shù)估計(jì)的運(yùn)動(dòng)模糊車牌圖像復(fù)原方法

孫 鵬郎宇博木巴拉克·艾尼瓦爾趙熙竹于德水王博文

（1 中國刑事警察學(xué)院聲像資料檢驗(yàn)技術(shù)系 遼寧 沈陽 110035；2 遼寧網(wǎng)絡(luò)安全執(zhí)法協(xié)同創(chuàng)新中心 遼寧 沈陽 110035；3 沙雅縣公安局 新疆 阿克蘇地區(qū) 842200）

基于PSF參數(shù)估計(jì)的運(yùn)動(dòng)模糊車牌圖像復(fù)原方法

孫 鵬1，2郎宇博1，2木巴拉克·艾尼瓦爾3趙熙竹1于德水1王博文1

（1 中國刑事警察學(xué)院聲像資料檢驗(yàn)技術(shù)系 遼寧 沈陽 110035；2 遼寧網(wǎng)絡(luò)安全執(zhí)法協(xié)同創(chuàng)新中心 遼寧 沈陽 110035；3 沙雅縣公安局 新疆 阿克蘇地區(qū) 842200）

運(yùn)動(dòng)模糊是引起圖像退化的主要因素之一，嚴(yán)重影響了公安機(jī)關(guān)利用視頻、圖像獲取犯罪嫌疑車輛車牌等重要的案件信息的效果。為了解決運(yùn)動(dòng)模糊車牌圖像的復(fù)原問題，提出了一種基于運(yùn)動(dòng)模糊PSF參數(shù)估計(jì)的車牌圖像復(fù)原方法，分別對PSF函數(shù)中的運(yùn)動(dòng)模糊方向和運(yùn)動(dòng)模糊長度進(jìn)行最優(yōu)估計(jì)，構(gòu)成PSF最優(yōu)參數(shù)估計(jì)用于模糊車牌圖像的處理。仿真實(shí)驗(yàn)表明，該方法能夠有效地從模糊車牌圖像中獲取車牌信息，滿足了公安機(jī)關(guān)對模糊車牌圖像處理的迫切需求。

PSF Lucy-Richardson算法 運(yùn)動(dòng)模糊 參數(shù)估計(jì)

1 引言

在實(shí)際的公安工作當(dāng)中，常常需要對模糊的車牌圖像進(jìn)行技術(shù)處理以確定涉案視頻中的犯罪嫌疑車輛，從而實(shí)現(xiàn)鎖定犯罪嫌疑人的目的。引起圖像模糊的原因有很多，而成像設(shè)備與物體之間的相對運(yùn)動(dòng)造成的運(yùn)動(dòng)模糊在涉案視頻中最為常見。涉案視頻中車牌圖像常常由于車輛與視頻監(jiān)控點(diǎn)之間的相對運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)模糊。由于這種相對像移量的存在導(dǎo)致圖像中的車牌變得模糊難辨。為了從圖像中獲得清晰的車牌信息，則要對像移量進(jìn)行補(bǔ)償或減小，從而降低車牌圖像的模糊程度。減小像移量的途徑有兩個(gè)：縮短曝光時(shí)間和降低像移速度。像移速度與汽車的行駛速度成比例關(guān)系，不可能按照公安機(jī)關(guān)的實(shí)際需求隨意改變，縮短曝光時(shí)間則會降低探測器靶面照度從而影響圖像探測效果。因此，目前解決運(yùn)動(dòng)模糊的主要手段是通過了解圖像的退化過程，建立運(yùn)動(dòng)圖像的復(fù)原模型來解決圖像的復(fù)原問題。

勻速直線運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)模糊圖像的復(fù)原是目前研究的熱點(diǎn)。復(fù)原效果的關(guān)鍵在于退化模型的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)PSF（Point Spread Function）的估計(jì)。針對點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)PSF模糊方向和模糊長度的鑒別，Cannon等人最早研究了模糊頻譜圖中周期性條紋與運(yùn)動(dòng)模糊方向之間的垂直關(guān)系[1]；王光輝等人借助對TBIR的傅里葉頻譜進(jìn)行Radon變換來估計(jì)PSF的參數(shù)[2]；梁敏等人提出利用模糊方向與模糊長度無關(guān)的特性，運(yùn)用模糊圖像二次傅里葉變換頻譜和相關(guān)系數(shù)法完成基于參考圖的運(yùn)動(dòng)模糊PSF參數(shù)的估計(jì)[3]。而在公安領(lǐng)域中，針對模糊圖像的處理主要是借助警視通等軟件進(jìn)行視頻多幀融合處理的方

4 結(jié)論

模糊方向和模糊尺度的正確估計(jì)是運(yùn)動(dòng)模糊圖像復(fù)原的關(guān)鍵。本文從公安實(shí)戰(zhàn)需求出發(fā)，提出了一種基于運(yùn)動(dòng)模糊PSF參數(shù)估計(jì)的實(shí)拍運(yùn)動(dòng)模糊圖像復(fù)原方法。對模糊尺度在1-80個(gè)像素區(qū)間范圍內(nèi)多幅不同程度的運(yùn)動(dòng)模糊車牌圖像，進(jìn)行PSF參數(shù)的自動(dòng)估計(jì)，并利用Lucy -Richardson 迭代算法對運(yùn)動(dòng)模糊圖像進(jìn)行復(fù)原。本方法避免了主流算法易受到運(yùn)動(dòng)模糊圖像復(fù)原過程中算法的系統(tǒng)誤差和測量的偶然誤差的綜合影響，有效的提供了一類運(yùn)動(dòng)模糊車牌圖像復(fù)原法，在公安實(shí)際工作中具有較強(qiáng)的技術(shù)引導(dǎo)作用和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

[1]Cannon M.Blind deconvolution of spatially invariant image blurs with phase[J].Acoustics Speech & Signal Processing IEEE Transactions on,1976(1):58-63.

[2]王光輝.運(yùn)動(dòng)模糊圖像復(fù)原算法研究[D].蘭州:蘭州大學(xué),2011:45-50.

[3]粱敏,朱虹.基于參考圖相關(guān)系數(shù)分析的運(yùn)動(dòng)模糊參數(shù)估計(jì)[J].儀器儀表學(xué)報(bào),2014(1):88-96.

[4]Richardson W H.Bayesian-Based Iterative Method of Image Restoration[J].Journal of the Optical Society of America, 1972(1):55-59.

[5]Lucy L B.An iterative technique for the rectification of observed distributions[J].Astronomical Journal,974(6):745-746.

[6]郭紅偉,付波,田益民,等.實(shí)拍運(yùn)動(dòng)模糊圖像的退化參數(shù)估計(jì)與復(fù)原[J].激光與紅外,2013(5):559-564.

（責(zé)任編輯：于 萍）

Restoration Method of the Motion Blur Licence Plate Image Based on PSF Estimation

SUN Peng1,2LANG Yu-bo1,2Mubalake·AINIWAER3ZHAO Xi-zhu1YU De-shui1WANG Bo-wen1
(1 Audio-Visual and Image Technology Department of Criminal Investigation Police University of China Liaoning Shenyang 110035; 2 Liaoning Collaborative Innovation Center for Network Security Enforcement Liaoning Shenyang 110035; 3 Shaya County Public Security Bureau of Akesu Prefecture Xinjiang Akesu Prefecture 842200)

Motion blur is an important factor for degeneration of images, which can restrict the acquisition of information related to criminal cases, such as vehicle license plate. In order to resolve the problem of motion blur restoration of vehicle license plate, a restoration method is proposed. This method makes up optimized parameters with direction and length of motion blur in PSF function to process motion blur of vehicle license plate. Experiments show that this method can get vehicle license plate information from motion blur degeneration, and meet the urgent requirement for motion blur processing methods.

PSF Lucy-Richardson arithmetic Motion blur Parameter estimation

TP391 .41

A

2095-7939（2017）04-0121-04

10.14060/j.issn.2095-7939.2017.04.025

2017-04-11

國家自然科學(xué)基金（編號：61307016）；遼寧省高等學(xué)校優(yōu)秀人才支持計(jì)劃基金（編號：14021B171210Z）。

孫鵬（1978-），男，遼寧沈陽人，中國刑事警察學(xué)院聲像資料檢驗(yàn)技術(shù)系副教授，博士，主要從事視頻圖像處理與檢驗(yàn)、視頻偵查技術(shù)研究。