图像恢复问题的梯度稀疏化正则方法

针对图像恢复中边缘损坏及细节丢失等问题,从分析梯度直方图的分布特征及梯度稀疏性最佳表示出发,提出了一种基于梯度稀疏性的正则方法,建立了具有梯度先验信息的图像恢复模型。该模型不仅能够增强图像的细节特征,而且能够在去除模糊及噪声与保持图像边缘之间取得很好的平衡。设计了一种新的优化算法对模型进行求解。实验结果表明,新算法快速有效且收敛性好, 新模型能够在很好地去除模糊和噪声的同时,有效保留图像边缘及纹理等信息。     

小波域多聚焦图像融合算法

研究了小波域多聚焦图像融合方法中滤波器、分解层数、融合规则的选取问题,提出一种基于小波变换的简单融合规则。利用小波变换将图像分解成最低频逼近和不同尺度、不同方向的高频细节信息,最低频逼近反映图像的平均信息,细节包含图像的边缘。根据多聚焦图像中细节信息互补的特点,对多个待融合图像简单地取模值较大的小波系数,得到了很好的融合图像。详细讨论了不同的小波滤波器、分解深度、融合算子对融合结果的影响。对小波域图像融合算法与其它一些多分辨图像融合算法:如Laplace塔、比率塔、对比度塔、梯度塔等进行比较,得到了一些定性结论,对该领域的研究和实验有一定的指导意义。     

基于文化算法的C-V水平集图像分割

针对基于梯度变化的水平集图像分割对噪声敏感、不能很好地保持图像中的边缘信息、分割结果依赖初始参数、取得最优解时不能及时结束等问题,提出了一种基于文化算法的水平集图像分割算法,将文化算法应用到C-V(Chan-Vese)水平集模型之中,实现了水平集模型图像分割参数的自动选取,通过信度空间的形势知识和规范知识不断优化指导种群进化,并通过判定图像熵适应度值的变化适时终止分割过程。实验结果表明,本文方法能够准确分割出医学图像的病变区域,在抗噪声性能和分割效率方面明显优于常规方法。     

基于ROEWA算子局部活动轮廓的SAR图像分割算法

针对经典可变区域拟合(region scalable fitting,RSF)模型无法分割合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)图像的问题,提出了一种基于指数加权均值比(ratio of exponentially weighted averages, ROEWA)算子的改进RSF局部活动轮廓模型。算法首先以SAR图像目标边缘的ROEWA算子的负指数函数为边缘指示函数,对区域可伸缩能量项和弧长项进行加权,消除了原模型中梯度算子对于乘性相干斑满布的SAR图像边缘检测失效的弊端,还防止了目标弱边界的泄漏,避免了边界缺失;其次在零水平集演化的偏微分方程中加入权系数可变的面积项,提升了算法在目标边缘处的自适应捕获能力,同时也提高了算法对目标多层轮廓的检测能力,并且最大化地保留了目标的外轮廓;面积项的可变权系数可根据目标的ROEWA算子的模值来自动调整大小,很好地保持了目标的边缘细节。改进算法不受初始轮廓的影响,对相干斑噪声不敏感,且实验证明算法的计算复杂度仅与图像的尺寸有关。通过对合成与真实的SAR图像数据进行实验,验证了所提方法的直观性和有效性。     

基于改进相关邻域模型的SAR图像RCS重构

提出了一种基于改进相关邻域模型的SAR图像RCS重构滤波器,特别对高分辨率的SAR图像具有很好的去斑效果。本算法虽然是一种RCS重构算法,但是通过采用非线性积累的方法,可明确地把图像划分为阴影、背景和目标区,直接达到SAR图像目标检测的结果。本算法在平滑图像的同时,克服了多视平滑降低图像分辨率的固有缺陷,并且能较好地保持图像的边缘信息,能极大地提高后续SAR图像解释的效率。     

自适应阈值的边缘检测算法及其硬件实现

传统Canny边缘检测算法的阈值需要人为设定,且计算量较大。为了克服传统Canny算法的这些缺点,提出了一种自适应阈值的边缘检测算法,并将其在硬件上实现。从图像的梯度幅值直方图分析出发,得出阈值的计算方法,自适应地动态生成阈值,克服了传统算法需要人为设定阈值的不足。介绍了自适应阈值的边缘检测算法在FPGA上实现的方法。实验结果表明,在FPGA上实现的自适应阈值边缘检测算法可以大大缩短算法所消耗的时间,具有实时性好、自适应性强的优点。     

基于切比雪夫拟合的BP自聚焦算法

为了解决传统后向投影(back-projection, BP)算法中, 成像清晰度受硬件限制、复杂运动难以算法修正的问题, 提出了一种基于信号分析, 采用切比雪夫拟合的聚焦处理方法。考虑到非线性运动下的BP成像带有大距离变化产生的算法处理误差, 导航器件补偿参数难以修正, 该算法以信号回波数据为基础, 采用改进的自动聚焦算法来修正距离误差带来的成像干扰, 可在雷达系统内高效实现。分析了BP成像算法的误差和自聚焦算法, 将原始BP成像图像与经自动聚焦处理的图像进行比较, 检验算法的性能。仿真结果表明, 抛物线轨迹下的改进BP自动聚焦算法处理后的图像效果优于未处理图像。     

基于混合非线性偏微分方程扩散的可逆图像放大

综合应用冲激滤波器、改进的前向后向(forward and backward,FAB)扩散滤波器和全变差(total-variation,TV)扩散算法,提出一种双正交映射约束的混合偏微分方程扩散图像放大算法。改进的FAB滤波器能够很好地增强图像的小边缘,参数约束的冲激滤波器可增强图像的强边缘,基于水平集方法实现的TV扩散可以消除边缘的锯齿波,使边缘光滑,所提算法综合以上优点。利用退化模型的低通滤波器的双正交滤波器得到一个空域双正交映射,放大图像完全满足退化模型,使放大图像对于退化模型可逆。仿真实验表明,与其他算法相比,所提算法有较好的性能,得到的放大图像更加自然,在弱边缘和中等强度边缘都有更好的视觉效果。     

基于像素提取的多聚焦图像融合及仿真实验

根据实际多聚焦图像的特点,摒弃了变换系数融合法和分块提取法的融合思想,以提取清晰像素点为目标,提出了一种全新的基于像素提取的多聚焦图像融合方法。该方法以源图像中清晰的边缘、轮廓特征为提取依据,物理意义明晰,融合方式合理。通过对像素提取率和正确率辩证关系的详细分析,给出了针对一般多聚焦图像融合的提取测度邻域大小和提取阈值的合理范围。经基于该方法最简单策略的融合仿真实验结果表明:该方法是一种有效的多聚焦图像融合方法,能有效克服其他方法所产生的人工副效应和块效应现象,融合结果的主、客观评价指标均有很大提升,具有很好的继续研究价值和应用前景。     

基于改进复扩散耦合非局部均值滤波器的图像放大

为了提高偏微分方程放大算法对纹理细节的放大效果,利用改进的复扩散模型耦合均值滤波器,提出了一种图像放大算法。改进的非线性复扩散模型能够很好的定位图像边缘,通过冲激滤波器对边缘进行锐化,同时耦合非局部均值滤波器,保持图像内部的自相似特性,利用非局部信息重建高分辨率图像,提高小边缘、细节放大效果。算法结合非局部信息和局部信息对图像进行放大,增强纹理细节,使图像更加自然,同时减弱对边缘的过度增强,具有较好的放大效果,仿真实验验证了算法的优良性能。     

基于微分信息融合的Mean Shift改进跟踪算法

为提高传统均值漂移算法对低对比度图像的跟踪性能，提出一种融合图像微分特征信息的改进算法。根据图像8邻域微分值建立微分图像，利用微分特征建立目标模板和候选区域的微分直方图模型，并确定候选区中心位置的更新向量。将其与利用颜色特征信息确定的候选区中心位置的更新向量相融合，得到改进算法的更新向量。图像的微分信息包含了图像的细节信息以及像素的相对空间位置信息，提高了模型建立时信息的利用率，能够提高目标模型的建模精度。仿真实验结果表明，与传统均值漂移算法相比，改进算法在复杂的背景情况下具有更强的抗干扰性能，能够有效提高目标跟踪的稳定性。     

基于边缘和颜色的视频文本图像分割方法

视频中的文本如果直接送入OCR软件,识别率较低,因为文本往往叠加在复杂背景中,所以需要先将文本从背景中分割出来。背景像素可能具有和文本像素相似的颜色,并且由于解压缩的影响,文本像素颜色分布可能具有渐变性,给分割带来一定的困难。针对这些问题,提出一种基于文本边缘和颜色特征的文本分割方法,该方法首先利用文本边缘的高频特性沿文本轮廓对图像的颜色分布进行采样;其次使用K-均值空间聚类方法从采样点集合得到图像分割的种子点和分割半径,从而分割文本图像得到不同的分割结果;最后,利用文本笔画的连通域特征挑选出正确的分割结果。实验表明,该方法较好的解决了视频文本和背景的分离问题,分割结果具有较高的OCR识别率。     

基于现场可编程门阵列的图像调焦系统

数字图像自动调焦技术,不仅能提高调焦精度,而且能降低对成像系统加工和装配精度的要求。采用基于功率谱的评价函数对成像系统的聚焦位置进行识别,提出了基于现场可编程门阵列(FPGA)的自动调焦系统实现方案,主要完成图像预处理、清晰度判别和对焦控制等功能。针对自动调焦算法计算量大、计算复杂等特点,采用中值滤波和灰度值线性变换的图像预处理方法,以及流水线作业、"乒乓"操作、双蝶形处理器复用、基-2 FFT算法相结合的工作模式。研究表明,利用FPGA强大的并行及高速数据处理能力,使得图像调焦算法不再成为复杂控制系统的速度瓶颈。     

基于改进滤波器和图像多尺度变换的背景抑制算法

红外目标的探测背景具有复杂性和非平稳性,为提高后续检测性能,常常通过抑制背景来增强目标能量。针对传统背景抑制方法检测率低、虚警率高的问题,提出一种基于改进滤波器和图像多尺度变换的复杂背景抑制算法。首先,对红外图像进行改进的滤波处理获得预处理图像。其次,通过高斯金字塔多分辨技术,平滑图像背景。然后,采用Cubic插值算法提高图像的分辨率,得到背景估计图像。最后,将预处理图像和背景估计图像差分,获得背景抑制的结果。经验证,该算法实时性相对传统方法提高了19%,对于多种复杂的背景情况具有良好的适应性。同时，算法计算复杂度较低,有利于实现实时性工程应用。     

适用于机器人视觉的图像分割方法

针对复杂图像分割问题开展研究,并以机器人视觉中目标搜索和识别问题为支撑目标,结合该背景明确提出了图像分割算法性能评价标准和侧重点,基于此约束,以Mean Shift分割方法为基础,并重点考虑了分割尺度的有效控制、分割过程兼顾场景深度信息等问题,对算法进行了针对性改进。针对分割尺度控制问题,提出了边缘敏感度的概念,提高了算法尺度分块的控制能力。针对深度信息融合问题,采用了双目视觉立体匹配和基于Kinect传感器的两种深度信息获取方法,均成功实现融合并提高了分割效果。实验结果表明,本文算法与传统Mean Shift算法相比具有明显优势,不仅能更有效地控制分割尺度,还能成功分割原算法难以分割的特殊情况。     

基于分级变换的自适应立体对应算法

通过分级变换将图像从灰度空间转换到新的等级空间,然后构造相应的匹配代价函数计算两个图像点之间的最大相似度,从而找出对应点和偏移值。分级变换可以有效的解决在立体对应中经常遇到的图像噪声、失真及左右图像的亮度差异等问题。大多数的自适应立体对应算法是以偏移量和灰度值两个自变量来构造代价函数,而构造合适的代价函数是一个困难的问题。本文中提出自适应窗选择算法只与灰度值有关。首先通过边缘检测提取出灰度边缘信息。本算法仅根据灰度边缘信息就可以进行自适应窗的选择。自适应选择图像窗的过程与偏移值无关,从而降低了构造代价函数的难度。实验结果说明本算法能够生成准确度较高的深度图,是一种较好的局部立体对应算法。     

飞行器交会对接相对位置和姿态的估计方法

为了在交会对接时对飞行器相对于一个固定坐标系的位置和姿态进行估计,构造了一种光点配置单目CCD算法,它以计算机视觉系统采集的二维图像信息作为输入,将恢复得到的三维图像位置关系作为输出。给出了算法的构造思想和具体步骤。数字仿真结果表明,由于算法直接利用特征光点的几何配置条件,避免了传统算法在计算过程中出现畸变的问题,提高了姿态角估值的精度。     

样条小波自适应阈值多尺度边缘检测算法研究

在Marr的计算机视觉系统中，图像边缘检测占据着重要位置。但由于问题本身的复杂性和技术手段的限制，已有的边缘检测方法并不能得到较理想的边缘。充分利用小波变换的特点。设计三次B样条平滑滤波算子，对图像进行多尺度滤波。得到不同尺度的小波变换，再结合由适应阈值方法，在每种尺度下分别提取图像边缘；而后利用过缘信息的多尺度特性。融合多尺度边缘得到单像素宽边缘。通过计算机仿真对该方法进行验证，实验结果表明该方法不仅能准确检测出图像边缘，而且能有效地抑制噪声，该算法对图像边缘检测的效果优于目前已有的边缘检测算法。     

基于边缘信息的区域合并SAR图像分割算法

针对基于区域合并的合成孔径雷达图像分割中区域合并的顺序问题,提出一种利用边缘信息的区域合并技术。首先,利用改进的比例边缘检测算子获得初始过分割结果;然后,设计一个基于相邻区域的面积和边缘信息的区域合并优先级函数来引导区域合并的进行,该方法提高了模型参数的估计精确,同时保留图像的强边缘;最后,将边缘信息区域合并技术用于求解基于多边形网格的最短描述长度准则SAR图像分割模型。实验表明,与同类方法相比,本文方法的边缘检测能力与定位精度均有提高。     

非局部正则化的压缩感知图像重建算法

压缩感知(compressed sensing, CS)图像重建算法是CS图像获取问题的一个研究重点。针对传统基于稀疏性先验的重建算法不能有效重建图像的各种结构特征,为了在测量值数量不变的情况下进一步提高图像的重建质量,在稀疏性先验的基础上,引入局部自回归模型和非局部自相似性作为图像额外的先验信息,建立了非局部正则化的CS图像重建模型,并给出了相应的数值求解算法。此外,对于重建模型中图像的自回归参数,给出一种基于非局部相似点的估计方法。实验结果表明,较之传统的稀疏性正则化重建算法和同类的MARX(model based adaptive recovery of compressive sensing)算法,所提算法能获得更高的图像重建质量。