基于Cycle Spinning Contourlet变换和总变分最小化的遥感图像去噪算法(英文)

针对大部分已有的遥感图像去噪算法在去噪的同时不能有效的保留细节和增强边缘,提出了一种基于Cycle Spinning Contourlet变换和总变分最小化的图像去噪新算法.该算法依据了Cycle Spinning Contourlet变换能够很好的保留原始图像的细节和纹理信息,而总变分最小化方法具有在去噪的同时增强图像边缘的特性,因此使用所提出的融合规则对两种算法去噪后的图像进行融合能够取得更好的增强效果.通过对比,实验结果表明该算法不仅能在很大程度上削弱分别由平移不变Contourlet变换和总变分最小化的图像去噪方法产生的伪吉布斯现象和阶梯效应,而且视觉效果和PSNR值均优于其它方法,同时该算法能够保留更多的光谱信息,因此该算法是一种有效的遥感图像去噪算法.     

基于Curvelet变换和全变差的图像去噪方法

Curvelet变换用于图像去噪可以较好地保留图像的细节信息,但在边缘处会产生"划痕"现象.采用全变差法进行去噪能保持边缘形状不变,但也会丢失图像的纹理等细节信息.为了充分利用两种方法的优点,将Curvelet变换和全变差相结合提出了一种有效的图像去噪方法.首先,对含噪图像分别进行Curvelet阈值去噪和全变差去噪.然后,将两幅去噪图像进行Curvelet融合,对于低频系数和高频系数分别采用加权平均和绝对值取大的融合算法.最后,将融合后的低频系数和各尺度高频系数进行Curvelet反变换得到融合后的去噪图像.实验表明,该方法能有效地降低图像噪声,又尽可能地保留图像的细节,其去噪效果明显优于单一Curvelet阈值法和全变差法.     

基于小波-Contourlet变换的Cycle spinning硬阈值图像去噪方法

综合考虑小波变换的特点以及Contourlet变换对二维光滑图像有很好的近似特性和对曲线有更好的"稀疏"表示的特点,提出了一种基于小波-Contorlet变换的图像硬阈值去噪方法,并用Cycle spinning去除图像中小波-Con- tourlet变换平移变异性而产生的伪吉布斯现象。实验结果表明:该方法与采用Cycle spinning的小波和Contourlet去嗓算法相比,PSNR分别提高了0.4～1.6和0.2～1.0。与其它去噪算法相比,这种方法能有效地去除图像中的噪声,具有更高的PSNR值,能更好地保留图像的纹理和细节。     

基于Contourlet系数相关特性的自适应图像去噪算法

研究发现, 图像经过Contourlet变换之后, 其变换系数在尺度内和尺度间都表现出很强的相关特性.基于此, 首先根据Contourlet系数在同一尺度内的邻域相关特性, 构造得到一个自适应阈值, 然后在采用阈值法进行自适应阈值去噪的同时, 利用Contourlet系数在相邻尺度间的相关性对系数进行进一步的取舍, 从而提出一种新的基于Contourlet变换系数特性的自适应阈值图像去噪算法.该算法不仅可以有效去除噪声, 而且可以很好地保留图像边缘信息.实验结果表明, 在相同条件下该算法的主客观去噪效果均优于现有同类方法.     

基于K-SVD和残差比的低信噪比图像稀疏表示去噪算法

针对低信噪比图像去噪问题,提出了一种基于K-SVD(Singular Value Decomposition)和残差比(Residual Ratio Iteration Termination)的正交匹配追踪(Orthogonal Matching Pursuit,OMP)图像稀疏分解去噪算法。该算法利用K-SVD算法将离散余弦变换(Discrete cosine transform,DCT)框架产生的冗余字典训练成能够有效反映图像结构特征的超完备字典,以实现图像的有效表示。然后以残差比作为OMP算法迭代的终止条件来实现图像的去噪。实验表明,该算法相对于传统基于Symlets小波图像去噪、基于Contourlet变换的图像去噪,以及基于DCT冗余字典的稀疏表示图像去噪,能够更加有效地滤除低信噪比图像中的高斯白噪声,保留原图像的有用信息。     

基于Contourlet变换和形态学的图像增强方法

传统的图像增强算法在增强图像时,增大噪音,同时丢失细节.针对该问题,结合Contourlet变换中相关系数理论,提出了基于Contourlet变换和数学形态学的图像增强新算法.首先,对图像进行Contourlet变换分解,采用数学形态学算子对高频细节部分区分为细节信息和噪音产生的系数,然后,对变换系数采用非线性映射函数进行增强.最后,利用修改后的变换系数进行Contourlet逆变换得到增强后的图像.实验表明,该方法无论是增强效果还是抗噪性能都明显优于传统的图像增强算法.     

基于混沌粒子群优化的图像Contourlet阈值去噪

提出了基于混沌粒子群优化的图像Contourlet阈值去噪方法.该方法在Contourlet变换域内利用混沌粒子群算法来确定最优阈值,再通过软阈值函数去噪,且不需要噪音方差等先验信息.实验结果表明:该方法与小波Bayeshrink阈值、基于粒子群的小波阈值、Contourlet自适应阈值等去噪方法相比,能有效地去除高斯白噪音和椒盐噪音的混合噪音,提高峰值信噪比,并较好地保留图像的细节和纹理,从而明显地改善了图像的视觉效果.     

基于混沌粒子群优化的图像Contourlet阈值去噪

提出了基于混沌粒子群优化的图像Contourlet阈值去噪方法.该方法在Contourlet变换域内利用混沌粒子群算法来确定最优阈值,再通过软阈值函数去噪,且不需要噪音方差等先验信息.实验结果表明：该方法与小波Bayeshrink阈值、基于粒子群的小波阈值、Contourlet自适应阈值等去噪方法相比,能有效地去除高斯白噪音和椒盐噪音的混合噪音,提高峰值信噪比,并较好地保留图像的细节和纹理,从而明显地改善了图像的视觉效果.     

基于复小波与最大后验估计的红外图像滤波

针对现有的红外图像去噪算法在边缘恢复和保持上的缺陷,提出了基于双树复小波与最大后验估计的红外图像去噪方法。充分利用双树复小波变换的多分辨率分析、平移不变性和多方向选择性等优秀特性,对含噪的红外图像作双树复小波变换;基于对高斯噪声和无噪图像的概率密度分布的假设,在小波域中对无噪图像的小波系数作最大后验估计,实现红外图像的去噪和恢复。红外图像去噪实验证明了方法的有效性,算法在有效去除噪声的同时,对边缘细节的保持和恢复较理想,去噪的图像质量指标PSNR和SSIM比现有的方法分别提高1dB和2%以上。     

基于Bandelets变换的红外图像去噪

提出了一种基于Bandelets变换的红外图像模糊阈值去噪方法,该方法结合了Bandelets变换和模糊阈值在去噪方面的优点.对红外图像进行Bandelets变换的同时,对系数进行模糊阈值处理,实现了图像去噪;同时针对图像去噪问题提出了Bandelets变换中压缩率阈值的选取方法.结果表明,与正交小波硬阈值去噪方法相比,该方法具有良好的去噪性能,并且在去除红外图像噪音的同时,能够获得很好的边缘保持效果.     

基于Curvelet变换的软硬阈值折衷图像去噪

与小波变换相比,Curvelet变换更好地表达图像的边缘和细节,因此更适合多尺度图像去噪。针对软阈值和硬阈值去噪方法存在的不足,提出了基于Curvelet变换域的软硬阈值折衷去噪法,并采用不同的阈值自适应地对不同的Curvelet子带进行阈值化。实验结果表明该方法对图像中的边缘、弱的直线和曲线特征有更好的恢复。去噪后图像PSNR值更高,视觉效果更好。     

基于广义变分正则化的闪光照相图像重建算法

 针对闪光照相图像信噪比低的特点,提出了一种基于广义变分正则化的图像重建算法,该方法采用p-范数取代目前广泛采用的全变分范数作为正则项,构造了用于图像重建的展平泛函,将图像重建问题转化为目标泛函最优化问题,采用固定点迭代法求解图像重建的最优解。数值计算结果表明,该算法在重建过程中能够有效抑制图像噪声,并加大对图像边缘的保持能力,从而提高了图像重建质量,是一种有效且性能优良的闪光照相图像重建算法。     

Anisotropic total variation minimization approach in in-line phase-contrast tomography and its application to correction of ring artifacts

In-line phase-contrast computed tomography(IL-PC-CT) imaging is a new physical and biochemical imaging method.IL-PC-CT has advantages compared to absorption CT when imaging soft tissues. In practical applications, ring artifacts which will reduce the image quality are commonly encountered in IL-PC-CT, and numerous correction methods exist to either pre-process the sinogram or post-process the reconstructed image. In this study, we develop an IL-PC-CT reconstruction method based on anisotropic total variation(TV) minimization. Using this method, the ring artifacts are corrected during the reconstruction process. This method is compared with two methods: a sinogram preprocessing correction technique based on wavelet-FFT filter and a reconstruction method based on isotropic TV. The correction results show that the proposed method can reduce visible ring artifacts while preserving the liver section details for real liver section synchrotron data.     

基于能谱CT的材料组分彩色表征研究

基于光子计数探测器的X射线能谱CT,通过增加能谱分辨率实现了CT图像由灰度向彩色的转变,提高了材料识别能力。然而随着能谱通道数量的增加,通道中的噪声也显著增加,降低了材料识别的准确性。为充分利用能谱CT图像的稀疏性以及能谱通道之间图像的相关性,提出一种多约束窄谱CT迭代重建算法,可在降低噪声的同时有效保留图像的边缘及细节部分。进一步利用主成分分析对窄谱CT图像中的能谱信息进行估计,并建立主成分图像与R,G和B颜色分量之间的映射关系,最后获取彩色CT图像。该方法通过材料组分的彩色表征可以有效识别材料,同时降低图像中的背景噪声。仿真实验和实际实验结果验证了多约束窄谱CT迭代重建算法的有效性以及利用主成分分析进行材料组分彩色表征的可行性。     

基于全卷积金字塔残差网络的能谱CT图像降噪研究

传统CT采用积分式探测器采集投影数据,反映的是物体的平均衰减特性,会在一定程度上造成信息损失,无法对物体进行较好的定性定量测量。基于光子计数探测器的能谱CT通过设定多个能量响应阈值能够探测不同能量范围内的X射线光子,采集更多被测物体的物质组成信息,有助于识别不同物理特性的材料,基于此,能谱CT被广泛的应用于小病灶、低对比度结构以及微细结构的成像。然而将整个能谱划分为多个能量段进行数据采集时,范围较窄能量范围内的有效光子数比例相对降低,导致图像中包含较多的噪声,图像质量较差,影响能谱CT的临床应用。为了有效的抑制能谱CT不同能量段内重建图像中的噪声,提出了一种基于深度学习的能谱CT图像降噪方法。我们将全卷积网络和金字塔残差网络结合为全卷积金字塔残差网络(FCPRN),实验中,利用能谱CT在不同的能量范围扫描小鼠样本,使用FDK算法和基于压缩感知的Split-Bregman算法进行重建并分别作为训练数据和标签数据训练全卷积金字塔残差网络。为了验证网络的降噪性能,选取了常见的降噪网络模型denoising convolutional neural networks(DNCN)以及residual encoder decoder convolutional neural network (REDCNN)进行对比,训练三种网络的使用的数据和实验配置都是完全相同的,实验结果表明训练模型可以有效抑制不同能量范围内重建图像的噪声,且使用的全卷积金字塔残差网络的降噪性能优于其他网络模型。模型训练好后,可以对FDK算法重建出的图像进行降噪,由此提高能谱CT图像降噪效率,保证能谱CT重建图像的质量。     

Weighted Schatten p-Norm Low Rank Error Constraint for Image Denoising

Traditional image denoising algorithms obtain prior information from noisy images that are directly based on low rank matrix restoration, which pays little attention to the nonlocal self-similarity errors between clear images and noisy images. This paper proposes a new image denoising algorithm based on low rank matrix restoration in order to solve this problem. The proposed algorithm introduces the non-local self-similarity error between the clear image and noisy image into the weighted Schatten p-norm minimization model using the non-local self-similarity of the image. In addition, the low rank error is constrained by using Schatten p-norm to obtain a better low rank matrix in order to improve the performance of the image denoising algorithm. The results demonstrate that, on the classic data set, when comparing with block matching 3D filtering (BM3D), weighted nuclear norm minimization (WNNM), weighted Schatten p-norm minimization (WSNM), and FFDNet, the proposed algorithm achieves a higher peak signal-to-noise ratio, better denoising effect, and visual effects with improved robustness and generalization.     

基于边缘软判决的小波域自适应图像去噪

提出了一个新的图像去噪方法。该方法基于非抽样小波变换的多分辨分解,在各尺度下对小波系数进行了边缘和非边缘分类,并根据它们的不同统计特性运用了不同的估计技术。鉴于边缘分类的不确定性,提出了依概率的软分类技术,通过计算边缘发生的概率,判决当前系数应该采用哪一种估计。仿真结果表明:该方法在滤除图像噪声的同时,边缘得到了保持,较目前存在的一些方法更具有优越性。     

一种八谱段滤光片成像系统设计

针对多光谱滤光片阵列成像采样率低,原始(Raw)数据稀疏所导致的重建图像模糊,高频信息丢失等问题,提出了一种新八谱段滤光片阵列分布方案,利用基于邻域梯度延伸方法对光谱Raw图像进行重建.首先基于二叉树生成法,在重复排列的4×4阵列中设计了一种等空间概率比的八谱段滤光片分布方案;然后针对传感器直接获取的稀疏Raw图像,计算各谱段采样点的梯度信息,在保持图像结构特征和纹理信息的基础上,利用邻域采样点的像素值和梯度值对未采样点进行重建,从而获得完整的光谱图像信息;最后,基于已重建的八谱段光谱图像,采用伪逆矩阵法重构各像素位置的31波段光谱值.结果表明,相对于主流图像重建方法,本文算法提高了重建八谱段光谱图像的峰值信噪比、复合峰值信噪比,降低了光谱均方差,更好地保留了图像的纹理和边缘,有效降低了多光谱滤光片阵列成像中的颜色伪影和图像模糊等现象.     

A modified equally sloped algorithm based on the total variation algorithm in computed tomography for insufficient data

Computed tomography (CT) has become an important technique for analyzing the inner structures of material, biological and energy fields. However, there are often challenges in the practical application of CT due to insufficient data. For example, the maximum rotation angle of the sample stage is limited by sample space or image reconstruction from the limited number of views required to reduce the X‐ray dose delivered to the sample. Therefore, it is difficult to acquire CT images with complete data. In this work, an iterative reconstruction algorithm based on the minimization of the image total variation (TV) has been utilized to develop equally sloped tomography (EST), and the reconstruction was carried out from limited‐angle, few‐view and noisy data. A synchrotron CT experiment on hydroxyapatite was also carried out to demonstrate the ability of the TV‐EST algorithm. The results indicated that the new TV‐EST algorithm was capable of achieving high‐quality reconstructions from projections with insufficient data.