基于小波与重调和方程的扩散去噪模型的研究

在图像处理过程中, 为了在图像去噪时更好地保留图像的角点、尖峰和窄边缘, 利用重调和方程的应力平衡性及其高阶偏导数的局部极大值, 构建新算子, 建立重调和扩散模型. 考虑到若图像中的噪声很强, 则会在处理后的图像上留下一些孤立的斑点, 且图像的纹理是在较大范围上具有的统计特性, 而新建模型只能保留局部细节, 图像大范围上的信息没有得到很好保留, 故对上述新建模型做进一步改进, 采用小波变换提取图像的高频部分, 对这部分运用应力平衡性构建新算子, 从局部上较稳定地控制图像的细节信息, 建立波域重调和扩散模型. 分析与仿真结果表明, 该模型与Perona-Mailik模型相比较保留了更多的图像信息, 有效地增强了图像的边缘, 同时很好地保持了图像的角点、尖峰、和窄边缘, 是一个理想的模型.     

基于脉冲耦合神经网络和图像熵的各向异性扩散模型研究

在图像去噪过程中, 大部分基于偏微分方程的各向异性扩散模型均使用梯度信息检测边缘, 当边缘部分被噪声严重污染时, 这些方法不能有效检测出这些边缘, 因而无法保留边缘特征. 为了较完整的保留图像的区域信息, 用脉冲耦合神经网络(PCNN)能使具有相似输入的神经元同时产生脉冲的性质对噪声图像做处理, 得到图像熵序列, 并将图像熵序列作为边缘检测算子引入到扩散方程中, 不仅能克服仅用梯度作为边缘检测算子易受噪声影响的弊端, 而且能较完整地保留图像的区域信息. 然后, 用最小交叉熵准则搜索使去噪前后图像信息量差异最小的阈值, 设计最佳阈值控制扩散强度, 建立基于脉冲耦合神经网络与图像熵改进的各向异性扩散模型(PCNN-IEAD). 分析与仿真结果表明, 该模型与经典模型相比, 保留了更多的图像信息, 能够兼顾去除图像的噪声和保护图像的边缘纹理等细节信息, 较完整的保留了图像的区域信息, 性能指标同样也证实了新模型的优越性. 另外, 该模型的运行时间较经典模型的短, 因此, 该模型是一个理想的模型.     

曲率驱动与边缘停止相结合的非线性扩散及其在图像去噪中的应用

根据等照度线曲率在图像表征中的重要意义,将曲率作为一个控制传导率的因素引入非线性扩散方程,提出了一个新的曲率驱动与边缘停止相结合的非线性扩散模型,实验结果表明这一模型在图像去噪方面较经典的P-M方程具有更好的性能.     

基于Demons算法改进的图像去噪模型研究

在Demons算法的基础上, 将扩散过程看作图像配准, 建立一种新的基于图像配准的Demons 去噪模型. 实验表明, 该模型去噪效果优于经典的Perona-Malik模型, 排除了模型的病态性. 考虑到新模型在图像去噪过程中仅靠梯度信息表示图像的局部特征还不完善, 故将水平集曲率作为控制图像结构的驱动力因素引入到此模型中, 提出了一种新的梯度和曲率双重驱动力的图像去噪模型. 分析和仿真结果表明, 两种新模型都可有效抑制噪声, 清晰度也有明显的提高, 其中双重驱动力的图像去噪模型去噪效果更具优越性.     

基于Markov随机场的自适应正则化三维显微图像复原

提出了基于马尔可夫随机场模型的正则化因子自适应调整三维显微图像复原算法,并用模拟序列样本和真实生物样本进行了实验.为了保持复原图像的边缘等细节信息,以Markov随机场模型作为图像的先验概率模型,对代价函数添加边缘约束惩罚项.其中,正则化因子在迭代过程中自适应地进行更新.实验结果表明此算法在对原始图像进行估计的同时,能够有效地保留图像的边缘等细节信息.而EM算法虽然能够有效地去除层间干扰,却丢失了大量的细节信息.     

一种抑制合成孔径雷达图像相干斑的各向异性扩散滤波方法

本文提出了一种抑制合成孔径雷达图像乘性相干斑噪声的各向异性扩散滤波新方法.该方法将受自适应耦合函数控制的平均曲率运动嵌入到传统相干斑抑制的各向异性扩散方程中,形成了一种可有效抑制边缘区域相干斑与同质区块效应现象的各向异性扩散新方程,同时在新建的扩散方程中,引入了由改进Frost滤波与局部方向比率联合构建的一种带方向约束的新扩散函数,进一步削弱了块效应现象且明显改善了抑斑图像的边缘抖动扭曲问题.实验结果表明该方法在有效保护图像边缘的同时,能充分平滑同质区与边缘区域的相干斑,明显削弱块效应现象,有效改善抑斑图像边缘抖动扭曲问题,而抑斑图像无论视觉效果还是参数指标均比多种传统抑斑方法更具优势.     

基于多引导滤波的图像增强算法

图像增强技术可以有效地突出图像中的有用信息,已广泛应用于多个领域.现有的图像增强算法往往无法应对自然图像中复杂的梯度分布,难以准确保持图像中前景与背景的边缘信息.为了改善输出图像的边界过平滑问题,本文提出了一个基于多引导滤波的图像增强算法.首先,设计了一个以滤波核为变量的通用图像优化模型,现有的联合滤波器可视为该模型的解;然后,依据集成学习的思想,将联合滤波器中的单幅引导图像扩展到多幅,以更好地利用引导图中的结构信息进而获得更好的输出结果,并给出了一个多幅引导图的来源途径;最后,对多幅输出图像进行平滑,在图像优化模型中加入正则化项,以确保由多引导滤波得到的不同滤波输出保持一致.实验结果表明,本文算法在抑制图像噪声的同时,可以更好地保留物体的边界信息,从而使图像的信噪比进一步提升.     

挠率、曲率及强引力模型

本文在Eeinstein方程中,引入曲率和挠率所产生的能-动张量,证明了,曲率修正导致场方程的不相容.而挠率修正强引出一个强引力的模型.这一结果与通常Poincare规范引力论认为曲率与强耦合成正比之观点大不相同.     

基于非局部曲率驱动扩散的图像修复

将空间非局部导数算子引入曲率驱动扩散方程,建立了一个基于非局部曲率驱动扩散的图像修复模型。与原模型的主要差别在于,原模型利用待修复像素的空间局部信息来估计丢失像素,而新模型利用和待修复像素相似的所有像素来估计丢失像素,充分利用了图像的全局信息。数值实验表明,新模型在图像修复,尤其是纹理图像的修复方面非常有效。     

基于曲率滤波和梯度变换的图像增强

针对基于梯度变换的图像增强算法抗噪声干扰能力差的问题,引入曲率滤波理论,提出了基于高斯曲率滤波和梯度变换的图像增强算法.该算法通过对图像梯度场进行非线性变换来增强图像对比度,通过构造能量泛函,采用梯度下降法从变换后的梯度场重构出增强后的图像,并利用高斯曲率滤波对梯度下降法迭代过程中的重构图像及其各阶偏微分进行平滑,有效解决了图像重构过程中的噪声非线性放大和扩散问题,同时保留了丰富的细节信息.采用多组边缘模糊图像进行仿真实验,实验结果表明该算法在增强图像边缘对比度的同时,能够有效抑制噪声.     

一种基于忆阻交叉阵列的自适应三高斯模型及其在图像增强中的应用

在视觉图像处理中,可用三高斯模型来模拟视网膜神经节细胞的感受野,这可以在一定程度上对图像信息,比如图像的边缘、细节等信息进行增强.但是在对大量的图像进行处理时,为了达到比较理想的效果,就需要人为地来改变模型中的相关参数,这是一个十分耗时的过程.基于此,本文提出一种基于忆阻交叉阵列的自适应三高斯模型.这种模型是在传统三高斯模型的基础上,根据所需处理图像的局部特征,利用忆阻交叉阵列的特性动态地改变模型参数,以达到对局部图像最优增强的目的,从而使整幅图像的增强效果更好.首先,根据图像的局部亮度信息来确定忆阻器所需施加的脉冲电压的极性以及宽度;然后,根据所得忆阻值得到对应模型中参数的值;最后,可以得到局部增强模板,从而实现增强.本文分别选取了彩色和灰度图像进行了测试,定性和定量实验结果均表明,这种改进的三高斯模型不仅能够对图像边缘进行有效的增强,而且还可以极大地提高图像的对比度和清晰度,为忆阻器在图像处理方面的应用提供了新方向.     

The curvature measurement of the human eyeball

The curvature of the cornea in the ophthalmology field is essential data, especially for humans when they are being tested for wearing contact lenses, or for patients undergoing refractive surgery by either knife or laser. It is extremely difficult to measure the curvature of the eye precisely because the measurement of the cornea, using a contact tool, is not possible. In this paper, we propose a method to measure the curvature using lens aberration theory and an image processing technique. We project a circular grating, known as a Placido disc, on to the cornea. The reflective image does not have equal divisions and this distortion value contains the curvature information.     

基于偏微分方程的闪光照相图像修补算法

针对闪光照相底片图像可能含有缺陷的问题,提出了一种基于偏微分方程的闪光照相图像修补算法,该算法在曲率驱动扩散(CDD)方法的基础上,引入变系数的p-Laplace算子,并将其与BSCB方法交替进行修补。该算法能兼顾水平线的梯度方向和切线方向的修补信息,符合人眼的"连通性准则",并能有效修补面积较大的破损区域。与CDD修补算法相比,该算法能快速收敛,具有更好的修补效果。     

基于边缘几何特征和频域相关技术的图像匹配方法

提出了一种基于图像特征提取和变换域相关的图像匹配方法。借助提取图像的大边缘信息，以其几何特征构造边缘方向角曲线作为图像匹配的依据。通过对差分的计算，并比较两幅图像边缘方向曲线的相对链码，得到2幅图像之间可能的旋转角度。对旋转矫正后的图像进行2维傅里叶变换，计算频域内2图的相位相关矩阵，并从中找到相关系数最大的位置，这个位置就代表了2图的坐标位移量，通过平移达到图像间的精确匹配。实验表明：该方法匹配准确，速度快，减少了人为因素的干扰，对于图像间存在较小灰度差和噪声情况均有很好的匹配效果。     

基于水平集的闪光照相图像分割算法

针对Chan-Vese(CV)模型局部控制能力差的缺点,将基于区域的CV模型和分割曲线的局部信息结合起来,提出了一种新的水平集图像分割算法。该算法以CV法的分割曲线为初始曲线,以获得全局收敛性,在后继分割中引入分割曲线的局部信息,以提高模型对图像中微弱信号的分割能力。对闪光照相图像的数值实验表明,该算法噪声抵抗能力强,对初始轮廓位置不敏感,能实现对含细长拓扑结构和微小孔洞的弱边界闪光图像的自动分割。     

一种基于小波变换的红外偏振融合算法

针对红外偏振图像可以较好地抑制背景噪声,对目标边缘信息比较敏感的特点,提出一种基于小波变换的红外偏振融合算法,它主要用于红外辐射强度图像和偏振度图像融合,增加图像的信息量。首先采用小波变换对参与融合的每幅图像分别进行各尺度分解,得到各尺度小波系数,然后针对不同尺度小波系数,采用邻域平均梯度为判据进行融合,得到融合后的各尺度小波系数,最后通过小波逆变换进行图像重构,得到融合图像。融合前后的图像对比表明融合图像在保留辐射强度图像的清晰度的同时,突出了目标的边缘、轮廓信息。相对于辐射强度图像,融合图像的梯度均值提高了112%,相对于偏振度图像,融合图像的标准差提高了151%,信息熵提高了38%。     

利用区域信息的航拍图像分割

提出一种利用区域信息的航拍图像分割模型。针对GAC模型和Chan-Vese模型存在的不足,提出一种符号压力函数,该符号压力函数可以有效地增大模型的作用范围。与Chan-Vese模型相比,新模型不受初始条件的限制,进一步增大了模型的作用范围。新模型利用了图像的区域信息,可以同时将目标的内外边界分割出来。在新模型中,水平集函数不必初始化为符号距离函数,节省了计算开销。与传统的基于水平集方法的模型相比,新模型不含曲率项,实现简单。实验结果表明,与GAC模型和Chan-Vese模型相比,新模型的分割精度高于3%,分割速度快6倍以上。     

偏振成像在光学曲率半径测量中的应用

为了保证整个光学系统的质量,对光学曲率半径的准确测量与检验至关重要。本文将机械球径仪法与光学投影法结合,采用光电图像法对矢高进行判读,经计算可以间接测得曲率半径,具体分析了被测元件边缘特征的准确性对矢高及曲率半径测量精度的影响。本文分别采用偏振成像与普通成像的方法进行了测量与对比,发现偏振图像具有更好的边缘细节特征,矢高测量精度也得到有效提升,光学曲率半径测量误差降低了0.5%以上。结果表明,偏振成像的方法在光学曲率半径测量中具有重要的应用价值。