由于图像获取过程中的相对运动,所获取的图像会存在一定程度的模糊。运动模糊导致的图像质量降低,严重影响了人们对外界的探寻、对信息的获取以及科学研究的发展。本文在未知模糊核的情况下实现了基于单幅模糊图像的恢复。由于只需要提供一幅模糊的图像,无需在成像过程中记录运动信息,也无需多帧图像,使得在一些运动模糊不可避免的情况下获取清晰图像变得简单容易。本文分析了图像的退化模型和相应的图像恢复模型,由此构建了基于单幅运动模糊图像的图像恢复模型。该图像恢复模型将图像恢复的处理过程分成了两方面的工作来研究,一方面是图像模糊核的估计,另一方面是已知模糊核后的去卷积过程。最后整体的处理过程还是需要结合两方面的工作,使得他们之间互相约束,最后得到较为准确的模糊核和相应的恢复图像。首先,文中详细阐述了基于位移探测的运动模糊核估计方法的原理和实现方法,并描绘了基于光流法的运动模糊核估计方法的原理。详细分析了模糊核所具有的性质,并以此阐述了模糊核的Tikhonov规整因子、稀疏规整因子和连续性规整因子的原理。详细描绘了,在这些因子约束的情况下,相应的模糊核计算方程式的求解方式。阐述了模糊核估计中的多尺度处理方法的意义以及具体的实现过程。其次,文中介绍了常见的几种图像恢复算法,并对这些方法的特点进行了详细的分析讨论。针对它们的特点,论文提出了三种创新算法。提出了一种基于噪声约束的模糊核已知的实时图像恢复算法,该方法通过假设图像的噪声满足高斯分布,以抑制高斯噪声的影响,同时假设图像的一阶梯度和二阶梯度满足高斯分布来约束恢复图像的平滑度,以抑制椒盐等非均匀噪声的影响;提出了一种基于自然梯度约束的振铃效应的修正方法,该方法通过添加自然图像梯度约束的来改进原有的图像恢复算法,以此来抑制由于模糊核估计不准确而导致的振铃效应,然后采用参数替代算法处理添加该约束后的图像恢复计算表达式,使得计算过程极为简单;提出了基于局部约束的Richardson-Lucy的改进恢复方法,该算法首先通过计算模糊图像中每像素点在制定局部窗口大小内的标准方差值,如果值大于设定的阈值则判定该点属于局部约束区域,确定了局部约束区域以后,约束该区域中的恢复图像和模糊图像的分布一致。论文提出了上述三种改进的恢复方法,并完成了相关软件,通过实拍图像的恢复验证和其他恢复方法的对比,证明了三种方法的有效性。最后,文中结合两方面的工作,实现了一种基于单幅模糊图像的恢复方法。该方法运用模糊核的稀疏性规整因子和连续性规整因子,对迭代过程中的模糊核的进行相应的约束,同时,使用噪声高斯模型,自然图像梯度约束,图像局部约束等因子对迭代过程中的图像进行了约束。从最后测试的图像结果来看,本文的方法在很多情况下,能得到具有一定恢复程度的图像。由于单幅图像恢复的复杂性,参数难于选择、以及研究时间有限等因素的影响,该方法也许还没有得到最佳的效果,还有很多地方需要进一步改进。