基于双参数Weibull分布的视频编码率失真模型的研究

对视频序列离散余弦变换(DCT)系数统计分布进行了分析,提出了一种基于Weibull概率密度的视频DCT系数统计模型,该模型较Laplace概率密度与Cauchy概率密度更好地描述了视频序列的DCT特征.随后以该统计模型为基础,依据熵编码的理论分别给出了视频序列的速率-量化关系和失真-量化关系,并根据实际视频序列特性对其进行合理地简化近似,得到一种新的较为精确的视频序列率失真模型.经大量仿真实验证明,文中提出的基于Weibull分布的率失真模型对于Intra帧和Inter帧两种编码的真实视频序列率失真特性都具有较好的描述.     

基于非冗余轮廓波的图像质量可伸缩编码算法

提出一种用非冗余轮廓波的中低比特率图像质量可伸缩编码算法。该算法采用双正交小波分解和方向滤波器组(DFB)实现图像的非冗余稀疏表示, 不但具有轮廓波对图像中线状奇异性边缘和纹理细节的稀疏表示特点, 而且克服了轮廓波变换系数4/3冗余的缺点。算法中对图像非冗余轮廓波系数各子带系数分布进行统计分析, 通过对变换系数的重新组合, 构造了有利于图像编码的空间方向树结构, 并统计验证了其零树特性, 采用分级树集合分裂和阈值量化达到图像质量可伸缩的嵌入式编码。实验结果表明,其解码算法在中低比特率压缩情况下, 压缩后重构图像的感知质量明显优于小波域SPIHT,JPEG2000编码标准, 峰值信噪比PSNR值与JPEG2000相当, 而图像纹理和边缘细节的视觉效果优于JPEG2000和小波域SPIHT算法。     

一种易于硬件实现的图像有损压缩算法

原始图像数据经过小波变换后,根据子带系数之间在空间上和方向上所呈现出的带间相似性,将像素集合重新定义为集合树。通过对直流系数量化编码和交流系数比特深度编码中的参数K和熵编码中长度分别为3bit码字（choicel）和4bit码字（choice2）的编码方式的选择实现数据的渐进性编码,使产生的码流具有内嵌特性,可以对任意码流进行截取和译码,实现对码率的有效控制。提出了一种具有复杂度低、易于硬件实现的图像有损压缩算法。经过系统仿真证明此算法有利于提高重建图像的质量。     

小波变换在图像压缩中的应用研究

小波变换理论是近几年发展起来一个新的数学分支。由于它克服了传统傅里叶变换的缺陷，具有良好的时、频局部化性能，从而使得小波理论在图像处理领域得到广泛的应用。首先对图像进行小波塔式分解，然后依据小波系数的统计特性和分布特点，对不同的子图像块采用不同的量化、编码方法。并在计算机上进行模拟实验，结果表明所提出的方案可以在保证重构图像质量良好的情况下获得较大的压缩比。     

改进的曲波变换图像融合方法

考虑将曲波变换引入图像融合能够更好地提取原始图像,对一种新的图像融合方法—曲波变换图像融合法进行了研究。将图像序列进行曲波变换后,通过对所有图像的高频进行逆变换及域值处理来获得区域图。根据区域图中高频区域的边界点在每张图层上的活跃度不同求得区域边界的图层分布,利用插值获得高频区域的区域分布图。通过高频区域的膨胀求得整幅图的区域分布图,然后在曲波变换的变换域,利用区域分布图对多尺度的高频系数采用高斯加权求和;对低频系数采用取平均值的规则完成图像的融合。进行了图像融合实验,实验结果表明,与传统的小波变换及基于像素的曲波变换相比,提出的方法获得的融合图像边缘更清晰,更接近参考图像。     

基于自适应正交有限脊波变换的图像编码算法

在有限脊波变换的基础上,根据对图像有限Radon变换系数的分析,提出了一种自适应的正交有限脊波变换。此变换根据特别设计的代价函数,可自适应地为每列有限Radon变换系数选择最优的正交变换形式,从而可高效地分析图像中的直线奇异。讨论了此变换在图像编码领域中的应用,通过对零树编码算法SPIHT进行改进,实现了图像自适应正交有限脊波变换系数的渐进编码。实验结果表明,对富含直线边缘的图像来说,与小波图像编码算法相比,该算法获得了较高的边缘重建质量。     

基于区域分割和Counterlet变换的图像融合算法

提出了一种基于区域分割和Contourlet变换的图像融合算法。首先,对各源图像做区域分割,并利用区域能量比和区域清晰比的概念来度量和提取区域信息;然后,对各源图像进行多尺度非子采样Contourlet分解,分解后的高频部分采用绝对值取大算子进行融合,低频部分则采用基于区域的融合规则和算子进行融合;最后进行重构得到融合图像。对红外与可见光图像进行了融合实验,并与基于像素的àtrous小波变换和Contourlet变换的融合效果进行了比较。结果表明,采用本文算法的融合图像既保留了可见光图像的光谱信息,又继承了红外图像的目标信息,其熵值高于基于像素的融合方法约10%,交叉熵仅为基于像素的融合方法的1%左右。     

提升小波变换与分形相结合的图像压缩

提出了一种提升小波变换与分形相结合的图像压缩方案.充分利用小波变换后系数能量的分布特性,对提升小波变换后的低频部分采用改进的分形图像压缩编码,其余部分采用集合分裂嵌入块(SPECK)编码算法.试验结果表明,该方法在提高了压缩效率的同时,获得了较高的恢复图像质量.     

A blind color image watermarking based on DC component in the spatial domain

Color image watermarking has become essential and important copyright protection or authentication scheme. It is noted that most of the existing color image watermarking algorithms are performed only in the single domain (spatial domain or frequency domain), and not to integrate these merits of the different domains. By utilizing the generating principle and distribution feature of the direct current (DC) coefficient, a novel blind watermarking algorithm is proposed for color host images in this paper. Firstly, the Y luminance of host image is divided into 8 × 8 sub-blocks and the DC coefficients of each block are directly calculated in the spatial domain without DCT transform. Secondly, according to the watermark information and the quantization step, the DC coefficients are calculated and their increments are further utilized to modify directly the values of all pixels in the spatial domain instead of the DCT domain to embed watermark. When watermark extraction, only the watermarked image and the quantization step are needed in the spatial domain. Experimental results show that the proposed method not only can resist both traditional signal processing attacks and geometric attacks, but also has more efficient in computational complexity. Comparisons also demonstrate the advantages of the method.     

基于傅里叶变换的光纤探头光谱特性校正方法的研究

针对光纤自身对光谱的非线性衰减的影响，提出了一种基于傅里叶变换的光谱校正方法。首先对是否经过光纤的两种情况下光电倍增管的输出电流进行傅里叶变换，得到光谱频域中的校正函数，然后通过傅里叶逆变换得到光谱域中的校正函数。为实现测试，建立一个光电检测系统，在可见光范围内进行测试。分别对是否带有光纤的两种情况下数据进行采集，使用该校正方法可以使光线的衰减得到较好的修正，误差小于1．54％。实验结果表明，该方法对特定的光纤传导系统的光谱非线性衰减有较好的校正效果。     

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.     

基于三维集合分裂嵌入式零块编码算法的超光谱图像压缩

基于超光谱图像的特点,提出了一种三维集合分裂嵌入式零块编码(3D SPEZBC)的超光谱图像压缩算法。该算法首先采用三维小波包变换有效地去除超光谱图像的空间和谱间相关性,然后对于所生成的每个二维子带利用基于集合分裂的方法进行零块编码,最后再采用基于上下文的自适应算术编码来进一步提高编码性能。实验结果表明,3D SPEZBC算法具有与三维嵌入式零块编码(3D EZBC)算法相同的压缩编码性能,在各比特率下编码性能均明显优于三维集合分裂嵌入式块编码(3D SPECK)、三维等级树集合分裂(3D SPIHT)和非对称三维等级树集合分裂(AT-3D SPIHT)算法,并且略好于多分量JPEG2000编码(JPEG2000-MC)算法。此外,3D SPEZBC编码算法不但可以提供较好的率失真性能,而且相对于3D EZBC编码算法可以节省大量的存储空间。     

An adaptive OPD and dislocation prediction used characteristic of interference pattern for interference hyperspectral image compression

According to the imaging principle and characteristic of LASIS (Large Aperture Static Interference Imaging Spectrometer), we discovered that the 3D (three dimensional) image sequences formed by different interference pattern frames, which were formed in the imaging process of LASIS Interference hyperspectral image, had much stronger correlation than the original interference hyperspectral image sequences, either in 2D (two dimensional) spatial domain or in the spectral domain. We put this characteristic into image compression and proposed an adaptive OPD (optical path difference) and dislocation prediction algorithm for interference hyperspectral image compression. Compared the new algorithm proposed in this paper with Dual-Direction Prediction [1] proposed in 2009, lots of experimental results showed that the prediction error entropy of the new algorithm was much smaller. In the prediction step of lifting wavelet transform, this characteristic would also reduce the entropy of coefficients in high frequency significantly, which would be more advantageous for quantification coding [2].     

从变形光栅条纹提取基准光栅信息

基于傅里叶变换轮廓术,提出一种直接从变形光栅条纹中提取基准光栅条纹信息并重建基准光栅的测量方法.分析了基准光栅条纹和参考平面的功能,揭示变形光栅条纹和基准光栅条纹的关系;应用窗口傅里叶变换对变形光栅条纹中的各个微小区域进行频谱分析,从中识别并提取基准光栅的频率和相位信息;重构出一幅完整的基准光栅条纹,实现三维物体形貌测量.实验结果表明该方法是可行的,为三维形貌测量提供一种新手段.     

Side Information Generation Scheme Based on Coefficient Matrix Improvement Model in Transform Domain Distributed Video Coding

In order to effectively improve the quality of side information in distributed video coding, we propose a side information generation scheme based on a coefficient matrix improvement model. The discrete cosine transform coefficient bands of the Wyner–Ziv frame at the encoder side are divided into entropy coding coefficient bands and distributed video coding coefficient bands, and then the coefficients of entropy coding coefficient bands are sampled, which are divided into sampled coefficients and unsampled coefficients. For sampled coefficients, an adaptive arithmetic encoder is used for lossless compression. For unsampled coefficients and the coefficients of distributed video coding coefficient bands, the low density parity check accumulate encoder is used to calculate the parity bits, which are stored in the buffer and transmitted in small amount upon decoder request. At the decoder side, the optical flow method is used to generate the initial side information, and the initial side information is improved according to the sampled coefficients by using the coefficient matrix improvement model. The experimental results demonstrate that the proposed side information generation scheme based on the coefficient matrix improvement model can effectively improve the quality of side information, and the quality of the generated side information is improved by about 0.2–0.4 dB, thereby improving the overall performance of the distributed video coding system.     

基于非抽样Contourlet变换的彩色图像数字水印算法

研究了小波变换和Contourlet变换的不足,利用非抽样Contourlet变换的多尺度性、多方向性以及平移不变性特征进行彩色图像数字水印.先对图像进行非抽样Contourlet变换得到不同尺度不同方向上的系数.然后为了满足水印的不町见性和稳健性,在低频系数和高频系数中采用不同的嵌入强度.并依据人类视觉的彩色感知特性,在蓝色分量中嵌入较多水印,在其他颜色分量选取变换系数能量最大的区域嵌入水印.与同样嵌入规则的Contourlet变换算法和平稳小波变换算法相比.该算法具有更好的稳健性,利用该算法得到的水印相似度更高,最高町提高约0.5.     

脊小波变换域模糊自适应图像增强算法

提出了基于脊小波(ridgelet)变换域的模糊自适应图像增强算法,利用脊小波变换在表示图像线性奇异边缘时具有独特的优越性,达到突出边缘和抑制噪声的目的。利用频域内傅里叶投影变换定理,提出优化有限拉东(Radon)变换系数顺序的方法,使得拉东变换后图像的折回现象得到改善;利用广义模糊集合概念和最大模糊熵原理,提出一种自适应设置模糊增强函数方法,使得增强后的图像在抑制噪声、增强特征方面达到较好折衷。通过模拟实验显示,该算法优于传统的增强方式,在低信噪比情况(2.5~5.5 dB)下,其边缘检测概率大于二维小波增强方式约50%。应用于含有局部线形裂纹的路面病害图像的增强,可以将裂纹信号基本增强出来,且对路面上离散的油滴、石子等点噪声抑制较好。     

基于改进对比度的有限离散剪切波图像融合

为了提高多聚焦图像的融合精度,结合有限离散剪切波变换(FDST)良好的局部化特性及平移不变性,提出了一种基于有限离散剪切波变换与改进对比度相结合的图像融合新算法。对经过严格配准后的多聚焦图像进行FDST分解,得到低频子带系数和不同尺度不同方向的高频子带系数;对低频子带系数采用区域平均能量匹配度自适应融合算法,高频子带系数的选取则根据低频与高频系数关联得到的对比度进行融合;应用有限离散剪切波逆变换重构得到融合图像,并对融合结果进行主观视觉和客观评价。通过仿真实验,算法在主观视觉效果上有着明显的优越性。在不同融合算法比较的融合结果中,熵值、互信息量和边缘相似度分别平均提高了1.4%、34.6%和8.0%,各项客观评价指标优于其他算法。     

一种基于小波变换的跨带矢量量化

由小波变换产生的子带之间存在着较强的相关性,然而目前的在基于小波变换的图像编码矢量量化中,码矢往往仅由带内系数组成,没有充分利用带间相关性。本文提出一种新的跨带矢量量化算法,码矢由在同级子带中的相应系数组成。在三次小波变换下,第一级子带的码矢维数为４８Ｄ,第二级为１２Ｄ,第三级为３Ｄ。这样形成的码矢既匹配了各级子带的重要性,又利用到了带内和带间相关性,在相同的比特率下,其重构图像的信噪比ＰＳＮＲ比码矢仅由带内系数组成的传统带内ＶＱ高出１～２ｄＢ。     

小波分析在强流直线感应加速器信号处理中的应用

 应用小波变换具有良好的时频局部特性，通过对强流直线感应加速器(LIA)脉冲信号的去噪声、信号突变点检测以及时间间隔测量等处理，表明小波变换在LIA信号处理中有广泛的应用前景；利用小波包分析的每个节点都代表了对应频带的信号特征的特点，对“神龙一号”快脉冲波形数据进行小波包变换，以各频带信号能量为元素构造特征向量，实现了高维波形数据的特征值提取，达到了数据压缩和降维的目的，为进一步实现LIA故障智能诊断、预测维护提供了一种可行的途径。