基于神经网络的闪光照相网栅图像修补

图 １ 模 拟 的 网栅 图 像
能 够在 隐含 层 实现 一种 特殊 的非 线性 变换 ， 对 于一个 给定 的非线 性 函数 ， ＲＢ Ｆ网络 能 以 任 意准确 度 逼 近它 ， 并 且 该 网络具 有 全局 最优 和最 佳逼 近 性 能 ］ 。ＲＢ Ｆ网 络 通过 两 层 数 据处 理 结 构完 成 输 人输 出 的映射 ， 如图 ２ 。 首 先 由 网络 隐层 的基 函数对 输入 数据 进行 非线 性变 换 ； 然后 ， 网络 的输 出 由基 函数 的 响应 通 过输 出层 的线性 组
合给 出 。Ｒ Ｂ Ｆ网络 的输 ｍ节 点 的输 出为
中图 分 类 号 ： Ｔ Ｐ ３ ９ １ 文献 标 志 码 ： Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ７ ８ ８ ／ ＨＰ Ｌ Ｐ Ｂ ２ Ｏ ｌ ３ ２ ５ Ｏ ３ ． ０ ７ ５ １
在 高 能闪光 照相 中 ， 散射 导致 获得 的闪光 图像 的对 比度 降低 ， 甚 至 能够湮 灭 客 体 芯部 的弱 信 号 ， 严 重 影 响 闪光 照 相技 术对 客体 信息 的检 测Ｅ １ ￣ ２ ３ 。许 多 降散射 方法 ， 如 减小 准直 器 的准 直角 、 采 用 附加准 直 器 、 增 大后 防护
１ 闪 光 照 相 网栅 图像
高 能 闪光 照相 中 的 网栅 不 同 于 医 学 和 无 损 检 测 领 域 中 的 防 散 射 滤 线 栅 。
由于散 射 光 子 的平 均 能 量 一般 在 １ ． ５ Ｍｅ Ｖ左右 ， 需 要 厚 的重金 属 网栅 才 能 阻 挡散 射 ｘ射 线进 入成 像探 测 器 ， 如美国 ２ ０ ０ ７年研 制 的钨 材 料 网栅 的厚 度 为 ４ ｏ Ｃ Ｉ Ｔ Ｉ 。另外 ， 为 了让 直穿 光子 无 阻挡 地 到 达 成像 平 面 ， 要 求 所 有 网栅 孔 均 聚 焦 到
第２ ５ 卷 第 ３期
２ ０ １ ３年 ３月
强 激 光 与 粒 子 束
ＨＩ Ｇ Ｈ ＰＯ Ｗ ＥＲ Ｉ Ａ ＳＥＲ Ａ Ｎ Ｄ ＰＡ Ｒ Ｔ Ｉ ＣＬＥ ＢＥＡ Ｍ Ｓ
Ｖｏ １ ． ２ ５，ＮＯ ． ３
Ｍ ａ ｒ ．。 ２ ０１ ３
文章 编 号 ： １ ０ ０ １ — ４ ３ ２ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ ０ ７ ５ 卜Ｏ ４
口方 法 将 待 修 补 的 网栅 图像 分 为 若 干 子 块 ， 然 后 在 每 个 子 图像 内分 别 引 人 Ｒ Ｂ Ｆ神 经 网 络 ， 将栅 孑 Ｌ 内 图 像 作 为 已知 数 据 计 算 Ｒ Ｂ Ｆ网 络 参 数 ， 并 以 此 对 每 个 子 图像 进 行 修 补 ， 数值试验表 明， 该 算 法 能 较 好 地 再 现 图 像 边 缘 信 息， 修 复 的 图 像 在 信 噪 比和 视 觉 方 面都 优 于线 性插 值 和 样 条 插 值 的 结 果 。 关键词 ： 图像修补 ； 闪光 照相 ； 神 经 网络 ； 径 向基 函数
光源 中心 。这 两 个要求 使 得 网栅 的加 ＿ 丁 制备 十分 复杂 ， 需 要 用几 ｍｍ 厚 的 钨膜 片堆 叠 而成 ， 且 所 有膜 片 的孑 Ｌ 间距 不完 全相 同 。采 用 这 种装 置后 获 得 的 闪光 图
像， 只能 获取 栅孔 内的信 息 ， 其 余 图像部 分无 法利 用 ， 如图 １ 。
检 测 的要 求 。径 向基 函数 （ Ｒ Ｂ Ｆ ） 神 经 网络 可 以逼近定 义 在无 限维 空 问 中 紧集 上 的任 意 连 续泛 函及 算 子 ， 因而 常用 Ｒ Ｂ Ｆ神 经 网络来 解决 非线 性 逼近 问题 。针 对 闪光 网栅 图像 待 修补 面积 大 的 问题 ， 本文引入 Ｒ Ｂ Ｆ神经 网 络， 采 用滑 动 窗 口 ， 对 网栅 图像进 行 分块修 补 。
２ 修 补 方 案
２ ． １ Ｒ Ｂ Ｆ神 经 网 络 简 介
Ｆｉ ｇ ． １ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｉ ｍａ ｇｅ ｗｉ ｔ ｈ ａ ｎ ｔ ｉ ｓ ｃ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｇ ｒ ｉ ｄ
ＲＢ Ｆ网络 结构 是 由输入 层 、 隐含 层 （ 径 向基 层 ） 和 输 出层 组 成 的前 馈 网 络 ，
值 方法 以及 Ｍ．Ｂ ｅ ｒ ｔ — ａ ｌ ｍｉ ｏ 等人 提 出的 Ｂ Ｓ Ｃ Ｂ 、 整体变 分 方 法 （ ＴＶ） ］ 、 基 于 曲率 驱 动扩 散 的 方法 （ Ｃ ＤＤ） ｛ Ｉ ｏ ］
等基 于偏 微分 方程 的修 补 方法 。对 于 闪光照 相 网栅 图像 ， 这样 大 面积缺 失 的修补 问题 ， 修 复质 量不 能满 相 网栅 图像 修 补
景越峰， 刘 军， 管永红
（ 中 国 工程 物 理 研 究 院 流体 物 理研 究 所 ，四川 绵 阳 ６ ２ １ ９ ０ ０ ）
摘
要： 提 出 了一 种 基 于 径 向基 雨 数 （ Ｒ Ｂ Ｆ ） 神 经 网络 的闪 光 照 相 网栅 图像 修 补算 法 ， 该 方 法 采 用 滑 动 窗
锥 到成像 平 面 的距离 等 ， 在 实 际 闪光照 相实 验 中得 到 了广 泛应 用 ］ 。这 些方 法在 实 际应用 中存 在模 糊 大和难
以精 确扣 除散 射 等 问题 。初步 理论 分析 表 明 ， Ｍｅ Ｖ 级 防散射 滤 线 栅 （ 网栅 ） 可 以大 幅 降低 散 射 ］ ， 精 确 设 计 的 Ｍｅ Ｖ 级 网栅可 以使成 像平 面上 的散 射影 响 忽略 不计 。采 用 网栅 的 闪光 照 相 图像 ， 只能 获 得 栅孔 内的 信 息 ， 需 要 对 栅孔 以外 的图像 信息 进行 修复 ， 可 用 图像 修 补 的方 法来 解 决这 个 问题 。传统 的图像 修 补 方 法包 括 各 种插