基于谱分解的模糊C均值算法在彩色图像分割中的应用

针对模糊C均值聚类算法对初始值敏感、易陷入局部最优以及谱聚类算法无法处理样本量过大的问题,提出了一种将模糊C均值聚类算法与谱聚类算法相结合的模糊谱聚类算法应用于彩色图像分割。大致分为三步,第一步对图像进行预处理,将颜色空间由RGB空间转换为Lab空间;第二步对特征空间进行冗余模糊C均值聚类算法得到冗余类;第三步由冗余类的隶属度矩阵和聚类中心矩阵得到冗余类的特征空间,并根据贴进度和传递闭包将该特征空间转换为冗余类的相似度矩阵进行谱聚类,完成冗余类的合并。实验结果表明,与模糊C均值聚类算法相比,模糊谱聚类算法对于初始值敏感问题、易陷入局部最优以及只能识别团状的蔟得到了很好的解决,从而使彩色图像分割结果更加合理。     

基于低照度三基色图像去噪及融合彩色图像增强方法研究

现有的各类彩色图像增强方法,主要用于对光照不均匀或弱光条件下已获取的彩色图像进行直接增强,而低照度彩色成像系统获取的彩色图像是由单独采集的三基色图像融合而成。为此提出了基于低照度三基色图像去噪及融合彩色图像增强方法。利用小波变换对低照度条件下独立采集的三基色图像进行去噪;然后将去噪后图像融合成彩色图像,将彩色图像由RGB颜色空间转换为HSV颜色空间;在HSV空间对V进行MSR增强,再对增强后的图像进行S调整;最后再将其转换回RGB颜色空间。采用客观评价方法对选取的去噪增强后图像进行了评价。结果表明:经过去噪和增强后的彩色图像在均值、方差和熵3项指标上均优于三基色直接融合的彩色图像,平均提高幅度为均值11.37%、方差8.46%、信息熵0.44%。该方法可移植到低照度彩色成像系统中,对成像质量的提升具有指导意义。     

基于Tetrolet变换的彩色水下图像清晰化算法

为了对水下图像传感器获取的彩色图像进行清晰化处理,提出一种lαβ色彩空间的图像清晰化算法。将捕获到的彩色水下图像进行暗原色初步复原后,映射RGB空间至lαβ三通道进行清晰化处理。采用Tetrolet变换方法处理亮度通道l,对包含大部分的轮廓、边缘等线性细节的高频分量采用Bilateral滤波器处理,对包含大部分能量的低频分量进行非局部均匀滤波处理,然后将处理后的高、低频分量进行反向Tetrolet变换得到复原的亮度通道图;对α、β通道的色彩偏差进行空间均值颜色校正,得到复原的α、β通道图。将处理后的非彩色通道图和彩色通道图反向变换至RGB通道,更新透射率,得到清晰化的彩色水下图像。实验结果表明,该算法对彩色水下图像的复原效果较好,在图像色彩的提升和边缘细节的描述方面效果显著。     

基于明度分量的Retinex-Net图像增强改进方法

当人们在低照度光照条件下拍摄图像时,图像通常会受到低可见度的影响.这种低可见度的图像不仅影响视觉效果而且对后续的使用造成诸多困难.为了解决低照度条件下图像可见度差,色彩偏差等问题,本文提出了一种改进的Retinex网络增强方法.该方法首先对低照度RGB图像进行HSV色彩空间变换,利用Retinex分解网络单独对明度分量进行分解增强,并通过上采样操作增大明度分量的分辨率.然后对色相分量和饱和度分量,运用最近邻点插值增大其分辨率,结合增强的明度分量转换回RGB色彩空间,得到初始增强图像.最后采用小波变换图像融合技术,与原始低照度图像进行融合,消除初始增强图像中的过度增强部分.实验结果分析表明,本文所提方法与原始Retinex网络方法相比,NIQE值平均下降了19.49%,图像标准差平均提升了41.35%.本文所提算法有望在安防监控、生物医学等领域得到有效应用.     

基于PCA的彩色印刷图像色彩分割算法

针对彩色图像的印刷过程中,原图像的色彩分割问题,提出了基于PCA（主成分分析）并结合其它典型彩色图像分割方法的新分割算法。该算法首先利用PCA算法把图像分解为主特征分量和残特征分量两分量图;然后采用二次分水岭算法对残特征分量图进行分割;利用K-Means算法对主特征分量图进行聚类初分割,接着对聚类初分割后的图像进行相似色彩区域融合;最后把分割后的两分量图的进行融合,得到最终的分割结果图。该算法可以应用于彩色印刷图像的色彩自动分割和彩色印刷过程的自动色彩控制中。     

修正Retinex照射反射模型的彩色图像增强

介绍了修正Retinex照射反射模型的彩色图像增强方法,引入了非线性变换函数修正彩色图像的照射分量和反射分量。由于全局对比度增强函数能够拉伸图像的照射分量,所以改善了全局视觉效果。非线性S型函数对较大和较小的反射分量值改变较小,对中间值改变较大,从而改善了图像的局部对比度。在RGB彩色空间和其他色度亮度彩色空间中的处理结果都没有出现彩色失真的现象。     

基于Shearlet变换的自适应图像融合算法

针对多聚焦图像与多光谱和全色图像的成像特点,结合Shearlet变换具有较好的稀疏表示图像特征的性质,提出了一种新的图像融合规则.并基于此融合规则,提出了基于Shearlet变换的自适应图像融合算法.在多聚焦图像的融合算法中,分别对聚焦不同的图像进行Shearlet变换,并基于本文提出的融合规则,对分解后的高低频系数进行融合处理. 通过与多种算法的比较实验证明了本文提出的算法融合的图像具有更高的清晰度和更加丰富的细节信息.在多光谱和全色图像的融合处理中,提出了一种基于Shearlet变换与HSV变换相结合的图像融合方法.该算法首先对多光谱图像作HSV变换,将得到的V分量与全色图像进行Shearlet分解与融合,在融合过程中对分解系数选用特定的融合准则进行融合,最后将融合生成新的分量与H、S分量进行HSV逆变换产生新的RGB融合图像. 该算法在空间分辨率和光谱特性两方面达到了良好的平衡,融合后的图像在减少光谱失真的同时,有效增强了空间分辨率. 仿真实验证明,本文算法融合的图像与传统的多光谱和全色图像融合算法相比,具有更佳的融合性能和视觉效果.     

基于神经网络的低照度彩色图像增强算法

由于低照度彩色图像存在整体亮度低、对比度低、颜色偏暗和信噪比低等特点,所以经典图像增强算法对其增强效果非常有限。提出了一种利用BP神经网络进行彩色图像增强的算法,并将RGB图像转换成HSI图像,以保证增强处理不引起图像的色彩失真。实验证明:该方法显著地改善了低照度彩色图像的视觉效果,提高了图像整体亮度和图像的信噪比,可调节图像的动态范围,能增强图像的对比度和细节,可增加图像信息熵。     

改进(2D)~2PCA的彩色图像融合框架

针对彩色图像融合时空间变换产生的色彩畸变以及红绿蓝(RGB)色彩空间各通道间的强相关性,同时考虑到基于主元分析(PCA)的图像融合算法存在图像结构利用率低、光谱信息损失多的缺点,提出了一种基于改进双向二维主元分析[(2D)2PCA]的图像融合框架。针对RGB色彩图像的结构特点,以待融合图像行、列方向的RGB分量作为基元进行二维主元分析(2DPCA),采用基于协方差的线性权重分配方法对融合图像进行重构,依照重构图像的结构特性进行主元替换,经基于协方差的加权逆变换得到融合图像。为验证算法的有效性进行了二次实验:1)是选取模糊彩色图像与对应的清晰灰度图像;2)是彩色可见光图像与对应的红外图像进行实验。实验结果表明使用该方法得到的融合图像可取得较好空间分辨率和理想的融合指标。     

基于深度卷积神经网络的低照度图像增强

针对低照度条件下图像降质严重的问题,提出了一种基于深度卷积神经网络(DCNN)的低照度图像增强算法。该算法根据Retinex模型合成训练样本,将原始低照度图像从RGB (Red Green Blue)空间转换到HSI (Hue Saturation Intensity)颜色空间,保持色度分量和饱和度分量不变,利用DCNN对亮度分量进行增强,最后将HSI颜色空间转换到RGB空间,得到最终的增强图像。实验结果表明,与现有主流的图像增强算法相比,所提算法不仅能够有效提升亮度和对比度,改善过增强现象,而且能够避免色彩失真,主观视觉和客观评价指标均得到了进一步提高。     

Retinex-Based Fast Algorithm for Low-Light Image Enhancement

We proposed the Retinex-based fast algorithm (RBFA) to achieve low-light image enhancement in this paper, which can restore information that is covered by low illuminance. The proposed algorithm consists of the following parts. Firstly, we convert the low-light image from the RGB (red, green, blue) color space to the HSV (hue, saturation, value) color space and use the linear function to stretch the original gray level dynamic range of the V component. Then, we estimate the illumination image via adaptive gamma correction and use the Retinex model to achieve the brightness enhancement. After that, we further stretch the gray level dynamic range to avoid low image contrast. Finally, we design another mapping function to achieve color saturation correction and convert the enhanced image from the HSV color space to the RGB color space after which we can obtain the clear image. The experimental results show that the enhanced images with the proposed method have better qualitative and quantitative evaluations and lower computational complexity than other state-of-the-art methods.     

Novel color image encryption algorithm based on the reality preserving fractional Mellin transform

A nonlinear color image encryption algorithm based on reality preserving fractional Mellin transform (RPFrMT) is proposed. So far as image encryption is concerned, RPFrMT has two fascinating advantages: (1) the real-valued output of the transform ensures that the ciphertext is real which is convenient for display, transmission and storage; (2) as a nonlinear transform, RPFrMT gets rid of the potential insecurity which exists in the conventional linear encryption schemes. The original color image is first transformed from RGB color space to R′G′B′ color space by rotating the color cube. The three components of the output are then transformed by RPFrMT of different fractional orders. To further enhance the security of the encryption system, the result of the former step is scrambled by three dimensional scrambling. Numerical simulations demonstrate that the proposed algorithm is feasible, secure, sensitive to keys and robust to noise attack and occlusion. The proposed color image encryption can also be applied to encrypt three gray images by transforming the gray images into three color components of a specially constructed color image.     

基于机器学习和可见光光谱的冬小麦叶片氮积累量估算

在拔节期分4次采集了6个施氮水平下的冬小麦冠层图像,同步进行取样并以凯氏定氮法测定叶片含氮量,进而计算叶片氮积累量。利用随机森林算法分割冠层图像之后提取冠层覆盖度、可见光波段(R, G和B)三个分量及其衍生的5个色彩指数。以冠层覆盖度外加色彩指数、色彩分量的两种非线性回归,以及人工神经网络、支持向量回归、随机森林3种机器学习算法建立了冬小麦叶片氮积累量的估算模型。结果表明利用色彩指数的非线性回归模型的估算精度稍低于其他方法,而随机森林算法的拟合精度最高,但存在明显的过拟合现象。其他三种方法,即以冠层覆盖度及色彩分量为输入变量的非线性回归、支持向量回归和人工神经网络方法,均具有较高的拟合精度和泛化性能。     

Phase image encryption of colored images using double random phase encoding technique in HSV color space

A double random phase encoding based digital phase encryption technique for colored images is proposed in the Fourier domain. The RGB input image is brought to HSV color space and then converted into phase, prior to the encryption. In the decryption process the HSV image is and converted back to the RGB format. The random phase codes used during encryption are prepared by stacking three two-dimensional random phase masks. These random phase codes serve as keys for encryption and decryption. The proposed technique carries all the advantages of phase encryption and is supposedly three-dimensional in nature. Robustness of the technique is analyzed against the variations in random phase codes and shuffling of the random phase masks of a given phase code. Performance of the scheme is also verified against occlusion of Fourier plane random phase code as well as the encrypted image. Effects of noise attacks and attacks using partial windows of correct random phase codes have also been checked. Digital simulations are presented to support the idea.     

模糊集理论在彩色图像检索中的应用

把模糊集理论中的模糊关系应用于对色彩相似性的判断,并在彩色图像的检索中进行了应用.其中仅使用了一种基于色彩空间的矢量表达的隶属函数即可分别计算出待检索图像与库图像对应特征色之间的相似性程度,并用α级关系来抽取其中的一些彩色图像,给出检索结果.在进行色彩相似性的计算中还采用了逐级筛选法及色彩矢量分区比较法,从而避免了大量涉及无关的色彩矢量的计算,有效地降低了红绿蓝(RGB)空间的色彩相关性,提高了检索准确性及检索速度 关键词： 模糊关系 色彩相似性 彩色图像检索 色彩矢量分区比较法     

基于颜色迁移和聚类分割的偏振图像融合方法

为克服当前偏振图像融合方法存在的不足,提出了一种基于颜色迁移和聚类分割的偏振图像近自然彩色融合方法.该方法首先将偏振参量图像映射到HSI颜色空间,再得到初步的融合图像后将它变换到YIQ颜色空间,并采用颜色迁移技术对其进行颜色修正.通过将修正后的图像变换到HSI颜色空间,并利用对线偏振度图像进行模糊C-均值聚类分割的结果...     

Plaintext-Related Dynamic Key Chaotic Image Encryption Algorithm

To address the problems of the high complexity and low security of the existing image encryption algorithms, this paper proposes a dynamic key chaotic image encryption algorithm with low complexity and high security associated with plaintext. Firstly, the RGB components of the color image are read, and the RGB components are normalized to obtain the key that is closely related to the plaintext, and then the Arnold transform is used to stretch and fold the RGB components of the color image to change the position of the pixel points in space, so as to destroy the correlation between the adjacent pixel points of the image. Next, the generated sequences are independently encrypted with the Arnold-transformed RGB matrix. Finally, the three encrypted images are combined to obtain the final encrypted image. Since the key acquisition of this encryption algorithm is related to the plaintext, it is possible to achieve one key per image, so the key acquisition is dynamic. This encryption algorithm introduces chaotic mapping, so that the key space size is 10180. The key acquisition is closely related to the plaintext, which makes the ciphertext more random and resistant to differential attacks, and ensures that the ciphertext is more secure after encryption. The experiments show that the algorithm can encrypt the image effectively and can resist attack on the encrypted image.     

基于光照-反射成像模型和形态学操作的多谱段图像增强算法

为解决多谱段降质图像增强问题,提出了一种基于光照-反射成像模型和形态学操作的多谱段图像增强算法.首先对图像饱和度使用自适应非线性拉伸函数进行拉伸,使增强后的图像色彩更加饱和、自然;接下来利用引导滤波算法提取出图像的光照分量,提出了一种基于细节特征的加权融合策略,利用光照分布特性构造了一种自适应Gamma校正函数对光照分量进行处理,并将其与利用对比度受限的自适应直方图均衡化方法处理后的光照分量以及原始光照分量进行融合;然后在反射分量校正时,构造了一种形态学操作函数来校正反射信息;最后合并光照分量和反射分量,并与处理后的饱和度分量和色调分量一起得到增强图像.采用主客观评价指标对可见光低照度图像、水下图像、高动态范围图像、沙尘暴图像、雾天图像和热红外图像6种降质多谱段图像实验结果进行分析比较,结果表明本文算法能够有效地抑制图像噪声、增强图像细节信息、改善图像视觉效果,可应用于多种图像增强领域.