基于小波变换的多尺度水平集算法研究

针对传统水平集算法在处理低对比度图像时,出现的在局部梯度极大值区域及虚假边缘处停止演化等问题,提出了一种基于小波变换的多尺度水平集算法.采用高斯函数的导函数作为小波函数,使用独立强度传播模型来估计小波函数每一点尺度因子的值,再将沿x,y两个方向小波变换模的递减函数作为水平集速度停止项,对待处理图像进行水平集演化运算.实验结果表明,该方法优于传统水平集变换法.     

基于多尺度小波变换的同名点匹配方法研究

针对一类特殊小波变换系数不同尺度下的模极大点能提供在不同尺度下信号急速变化点的位置信息,提出了一种基于小波变换的模极大位置的图像点为匹配基元的同名点匹配方法。该方法采用由粗到细的匹配策略,应用顺序约束,减少了小尺度的小波变换模极大值的位置的图像点的匹配空间,为了避免误匹配和误差传播,舍弃了以小波变换的模极大值比较作为匹配准则,采用了基于米字条形窗口的互相关函数的匹配准则。这种特征匹配与区域匹配相结合的方法,解决了同名点准确匹配难、计算量大等问题。采用该方法对篦冷机内水泥熟料高度进行测量,实验表明该方法能较精确的得出水泥熟料料层的分布状况。     

基于小波模极大值移位相关的光谱去噪方法

提出一种小波模极大值移位相关滤波算法,用来对吸收光谱进行去噪处理。首先,依据小波变换模极大值理论,识别吸收光谱的二进小波系数中的噪声成分和有用信号成分;然后将其中相邻尺度的有用成分在波数轴上移位对齐,修正模极大值在尺度间的“漂移”现象,并对其中噪声成分进行平滑;最后将预处理后的相邻尺度的小波子带相乘,根据得到的小波系数尺度间的相关度,进一步强化信号的重要特征,同时衰减噪声。相比SSNF及MPTH等去噪方法,新的算法不需要估计噪声强度,可避免引入误差和复杂计算;也不需要进行迭代计算,可消除算法收敛缓慢甚至不收敛的危险;同时,该算法修正了光谱谱峰在不同尺度的模极大值位置的“漂移”,可弥补这一现象造成的谱信息的损失。实验结果证明,提出的滤波算法在保留SF₆气体红外吸收光谱的有用成分的前提下,有效的滤除了噪声。     

基于平稳小波变换的有噪弱目标检测方法的研究

利用平稳小波变换的多尺度边缘检测算法分别对模糊图像、低对比度图像和加入噪声的图像进行了边缘检测,验证了多尺度二次B样条小波的检测效果,也比较了三种小波局部模极大值方法在抗噪性、计算量及检测效果等方面的性能,并且针对对比度低,受噪声污染严重的目标图像,提出一种能够根据不同背景计算出自适应阈值的新方法,使其在抗噪的同时又能较好地提取出微弱目标边缘。实验证明,利用多尺度二次B样条小波边缘检测算法能有效地排除噪声干扰,准确地提取出微弱边缘,可以实现3%对比度下的有噪图像的目标探测问题。     

运用小波变换对遥感FTIR光谱进行信息提取

主要描述了如何利用小波变换技术,对一些强度较弱和混叠干扰的遥感FTIR光谱图进行信息提取。采用了墨西哥帽函数(Mexican hat function)小波,对三氯甲烷、丙酮的标准谱图及其两者混合物的遥感谱图信号进行了连续小波变换。结果发现,尺度越小,小波系数模的极大值点与突变点位置的对应就越准确。但小尺度下,小波系数由于受噪声影响,往往只凭一个尺度不能定位突变点的位置。相反,在大尺度下,对噪声进行了一定的平滑,极值点相对稳定,但由于平滑又会使定位产生偏差。因此,在用小波变换模极大值法判断信号突变点时,需要把多尺度结合起来综合观察。总之,小波分析技术能够较准确地、稳定地定位信号突变点,提取信息,并且具有平滑和放大有用信号的作用。对于非严重重叠的混合遥感光谱,根据对不同尺度下的小波变换系数的模极大值及其定位的分析,也可较好地识别谱图。     

基于多尺度Radon变换的图像检索

根据Radon变换的统计特性构造了不变量,提出一种新的基于多尺度Radon变换的图像形状检索方法.对检索图像作小波变换,根据小波模极大原理得到边缘图像,对边缘图像构造Radon变换中心矩,在中心矩的基础上根据Radon的统计原理构造出尺度不变矩.由于矩阵的奇异值具有旋转不变性,因此针对不变矩向量矩阵求奇异值,该奇异值特征向量具有平移、尺度和旋转不变性.将该Radon变换的不变量作为形状特征,并进行高斯归一化,按照欧氏距离计算不同图像间的形状相似度.试验结果表明,该方法对高斯噪音具有较强的鲁棒性,与其它方法相比具有较好的检索效果.     

基于小波变换的图像融合新算法

针对现有图像融合技术中的尺度系数卷积法存在的边缘细节损失和对比度下降问题，提出了将Canny边缘检测算子等价于提取图像的小波变换模极大值点这一思想引入图像的低频分量融合规则以及用于高频子带融合的局部对比度结合方向方差方法.最后通过仿真试验以及熵值数据证明该算法有效改善了边缘细节的准确度，提高了分辨率，并使局部对比度信息得以保留，从而更加符合人类的视觉特性.     

基于多尺度总体最小二乘的图像去噪

提出了一种基于多尺度总体最小二乘的图像去噪算法.采用平稳小波变换对噪音图像进行分解,分别对各个分解层的高频子带,通过总体最小二乘算法估计信号小波系数;并且考虑到不同尺度小波系数之间的相关性,将尺度相关性约束到总体最小二乘算法中,进而准确估计各高频子带信号小波系数,再由估计的信号小波系数通过小波逆变换得到去噪图像.实验结果表明,考虑尺度间相关性的总体最小二乘平稳小波变换图像去噪算法能有效去除图像噪音,在信噪比和视觉质量上有了较大改善.     

改进的傅里叶域小波域联合去模糊算法

傅里叶域与小波域的联合去模糊算法在低噪声时具有优越的恢复效果,但是这种联合去模糊算法并不适用于含噪声的模糊图像.为了解决这一问题,本文将先验约束分别引入傅里叶域的去模糊步骤和小波域的去噪步骤.在傅里叶域,用矩阵形式表示目标函数.对目标函数添加平滑约束并且通过噪声水平和模糊图像高频信息计算得到平滑约束项的滤波系数.同样方式,在小波域对小波域目标函数添加能量约束,实现小波域目标函数的正则化过程.分析傅里叶域的噪声放大程度,通过傅里叶域的滤波系数计算得到小波域能量约束的滤波系数.傅里叶域的平滑约束可以抑制滤波过程中噪声的产生,小波域的能量约束可以提高小波域滤波的鲁棒性.仿真实验表明,改进的算法相比于原始算法具有更好的鲁棒性,可以有效提高图像的恢复质量.对于噪声标准差为0.010.1的模糊图像,改进算法恢复图像峰值信噪比比原始算法恢复图像的峰值信噪比高1左右.并且改进算法对于高斯型点扩散函数误差具有鲁棒性,当点扩散函数估计方差与实际方差相差0.4时,改进算法的恢复效果仍优于原始算法.     

基于多尺度总体最小二乘的图像去噪

提出了一种基于多尺度总体最小二乘的图像去噪算法.采用平稳小波变换对噪音图像进行分解,分别对各个分解层的高频子带,通过总体最小二乘算法估计信号小波系数|并且考虑到不同尺度小波系数之间的相关性,将尺度相关性约束到总体最小二乘算法中,进而准确估计各高频子带信号小波系数,再由估计的信号小波系数通过小波逆变换得到去噪图像.实验结果表明,考虑尺度间相关性的总体最小二乘平稳小波变换图像去噪算法能有效去除图像噪音,在信噪比和视觉质量上有了较大改善.     

Point Spread Function Estimation for a Turbulence-Degenerated Image Based on Àtrous Wavelet Transform

The observed object images are seriously blurred because of the influence of atmospheric turbulence. The restoration is required for the reconstruction of turbulence degraded images. Point spread function (PSF) estimation, an essential part of image restoration, has no accurate estimation algorithm at present. Based on the àtrous wavelet, we deduce a novel PSF estimation algorithm. First, the àtrous wavelet at varying scales is transformed. Then, on the basis of the relation among the local maxima of the modulus of the wavelet coefficients at different scales, the Lipschitz exponent of the wavelet coefficients is computed, thus the variance of a PSF is estimated. From this estimated variance, one is able to obtain the PSF. Consequently, the object image can be restored. Experimental results show that the proposed method is highly effective with good performance.     

小波域局部维纳滤波器估计误差分析及图像去噪

对小波域局部维纳滤波算法的估计误差进行了理论分析,推导了估计误差平方期望表达式,得到了一种观测系数局部方差估计的阈值.以此为基础,提出了一种小波域图像去噪算法.先对观测系数做阈值化处理,再进行局部自适应维纳滤波.实验结果表明,该方法提高了真实信号系数方差估计的准确度,在去噪性能上优于Mihcak等提出的LAWML算法.     

Single image motion deblurring: An accurate PSF estimation and ringing reduction

In this paper we have proposed a single image motion deblurring algorithm that is based on a novel use of dual Fourier spectrum combined with bit plane slicing algorithm and Radon transform (RT) for accurate estimation of PSF parameters such as, blur length and blur angle. Even after very accurate PSF estimation, the deconvolution algorithms tend to introduce ringing artifacts at boundaries and near strong edges. To prevent this post deconvolution effect, a post processing method is also proposed in the framework of traditional Richardson–Lucy (RL) deconvolution algorithm. Experimental results evaluated on the basis of both qualitative and quantitative (PSNR, SSIM) metrics, verified on the dataset of both grayscale and color blurred images show that the proposed method outperforms the existing algorithms for removal of uniform blur. A comparison with state-of-the-art methods proves the usefulness of the proposed algorithm for deblurring real-life images/photographs.     

基于小波变换的深度预测复原算法研究

提出了一种基于小波变换的深度预测算法,并将此算法应用于计算光学切片的图像复原.对序列图进行一层小波分解,然后确定阈值和预测规则,对序列图进行预测.根据预测结果进行小波反变换,将图像复原.实验表明:小波系数应取三个高频分量的绝对值及部分低频信息之和;阈值Г随添加低频分量值的比例的增大而增大;采用微分算子规则具有较好的预测和复原效果.该方法计算量小、不需要迭代、不需要点扩展函数,针对没有交叠的序列图有较好的复原效果.     

A Robust Point Spread Function Estimation for Out-of-Focus Blurred and Noisy Images Based on a Distribution of Gradient Vectors on the Polar Plane

The estimation of the point spread function (PSF) is a very important and indispensable task for practical image restoration. Various PSF estimation algorithms have been developed, especially for the out-of-focus blur. However, a majority of them are useless in an extremely noisy environment. This paper describes a new robust PSF estimation algorithm based on a distribution of gradient vectors on the logarithmic amplitude spectrum mapped to the polar plane. The proposed algorithm can estimate the out-of-focus PSF accurately and robustly, even for an image highly corrupted by noise. The effectiveness of the proposed algorithm is verified by applying it to the PSF estimation for out-of-focus blurred and noisy images.     

一种新的基于子线段的立体匹配算法

立体匹配是计算机视觉领域中最活跃的研究主题之一。为了精确并更快速的进行同名点匹配,提出了一种基于小波变换的子线段匹配方法。该方法利用样条二进小波变换系数在不同尺度下的模极大点,能提供在不同尺度下信号急速变化点的位置信息,采用由粗到细的匹配策略匹配这些特征点,并由这些特征点两两相邻的点构建子线段。采用加速方法,快速匹配子线段两端点之间的点。这种方法较好地解决了匹配精度和匹配速度之间的平衡问题。采用该方法对篦冷机内水泥熟料高度进行测量,实验表明,该方法能较精确地得出水泥熟料料层的分布状况。     

基于指数律分布的图像快速盲复原算法

针对现有图像盲复原迭代算法多存在耗时较长和难以保证收敛性等问题,提出一种改进的快速算法.首先根据指数律重建原始图像的频谱,然后利用原始图像和降质图像的频谱关系,采用多方向综合估计方法得到点扩散函数.多方向综合估计方法可降低估计误差,增加算法的稳定性.最后利用得到的点扩散函数和维纳滤波法进行图像重建.与现有算法的对比实验结果表明,针对适合大量成像系统的G类点扩散函数,本算法可以得到更准确的点扩散函数估计,且降低了振铃效应的影响,取得更好的图像复原效果.     

Wavelet-based image denoising using variance field diffusion

Wavelet shrinkage is an image restoration technique based on the concept of thresholding the wavelet coefficients. The key challenge of wavelet shrinkage is to find an appropriate threshold value, which is typically controlled by the signal variance. To tackle this challenge, a new image restoration approach is proposed in this paper by using a variance field diffusion, which can provide more accurate variance estimation. Experimental results are provided to demonstrate the superior performance of the proposed approach.     

中子数字图像几何不锐度校正算法研究

以中子数字成像系统的开发为背景,提出一种用于中子数字图像几何不锐度校正的图像复原算法。首先分析了中子数字成像的准直成像系统,得到引起中子数字图像几何不锐度的点扩展函数。据此,提出一种正则化的Lucy-Richardson(LR)算法,该算法利用贝叶斯(Bayes)最大后验估计理论研究了小波系数的双变量层间模型,推导出一种有效的小波降噪方法,并将小波降噪引入LR算法的迭代过程,此方法可有效解决原始LR算法的噪声放大问题。将改进的LR算法用于一个测试样品中子数字图像的几何不锐度校正,结果表明,该算法可以克服原始LR算法的不足,并优于频域小波域联合正则化图像复原算法。该方法还可以推广到其他图像复原的应用中。