論文の概要: Shift Variant Image Degradation and Restoration Using Singular Value Decomposition
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.25818v2
- Date: Thu, 02 Jul 2026 14:22:23 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-03 22:14:13.466215
- Title: Shift Variant Image Degradation and Restoration Using Singular Value Decomposition
- Title(参考訳): 特異値分解を用いたシフト可変画像の劣化と復元
- Authors: Arun D. Kulkarni,
- Abstract要約: 本稿では、シフト変動運動のぼかしによって劣化した画像の復元のための特異値分解(SVD)に基づくフレームワークを提案する。
提案手法は, 特異値エネルギー保持基準を用いて, 小さい特異値の寄与を決定する。
実験により, 画像の細部を復元し, 異なる動作モデル下でのぼやけたアーティファクトの低減に, 提案手法の有効性が示された。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Shift-variant image degradation is frequently encountered in practical imaging systems where the point spread function (PSF) varies across the image field due to motion, optical aberrations, atmospheric turbulence, or sensor-related effects. Unlike shift-invariant, shift-variant degradation presents significant challenges for image restoration because the degradation process cannot be represented by a single convolution kernel. This paper proposes a singular value decomposition (SVD)-based framework for restoring images degraded by shift-variant motion blur. The proposed approach determines the contribution of small singular values using a singular-value energy retention criterion. Specifically, the number of small singular values is selected based on a specified percentage of cumulative singular-value energy, providing a systematic approach for controlling noise amplification while preserving useful image information. The degradation model is formulated using a position-dependent PSF represented by a shift-variant imaging operator. Three representative one dimensional shift-variant motion PSFs are considered: bidirectional linear motion, Gaussian motion, and simple harmonic motion. The image degradation process is modeled as a linear system, and SVD is employed to analyze and invert the corresponding degradation operator. The singular-value representation provides insight into the ill-conditioned nature of the restoration problem and enables the development of stable inversion techniques. The proposed SVD-based restoration algorithm is applied to three degraded images. Experimental results demonstrate the effectiveness of the proposed approach in recovering image details and reducing blur artifacts under different motion models.
- Abstract(参考訳): シフト変動画像劣化は、運動、光学的収差、大気乱流、センサ関連効果などにより、画像領域にわたって点拡散関数(PSF)が変化する実用的なイメージングシステムでしばしば発生する。
シフト不変とは異なり、シフト変分分解は単一の畳み込みカーネルでは表現できないため、画像復元において重要な課題となる。
本稿では、シフト変動運動のぼかしによって劣化した画像の復元のための特異値分解(SVD)に基づくフレームワークを提案する。
提案手法は, 特異値エネルギー保持基準を用いて, 小さい特異値の寄与を決定する。
具体的には、累積特異値エネルギーの所定の割合に基づいて小特異値数を選択し、有用な画像情報を保持しながらノイズ増幅を制御する体系的なアプローチを提供する。
分解モデルは、シフト変動撮像演算子で表される位置依存型PSFを用いて定式化される。
二次元線形運動、ガウス運動、単純高調波運動の3つの代表的1次元シフト変動運動PSFが考慮されている。
画像劣化過程を線形系としてモデル化し、SVDを用いて対応する劣化演算子を解析・反転する。
特異値表現は、復元問題の不条件の性質に関する洞察を与え、安定した逆転法の開発を可能にする。
SVDに基づく復元アルゴリズムを3つの劣化画像に適用した。
実験により, 画像の細部を復元し, 異なる動作モデル下でのぼやけたアーティファクトの低減に, 提案手法の有効性が示された。
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