L1-L 2正则化的图像复原交替优化算法

为快速且准确地重建原始图像,提出一种新的图像复原算法。在稀疏表示的框架下,建立图像复原问题的约束优化模型,同步估计原始图像及其稀疏表示。复原模型的目标函数包含L1-L 2双正则项,为此采用交替优化将模型分解为若干子问题,交替迭代求解这些子问题。其中不可微分的子问题,由迭代重加权方法进行处理。实验结果表明,仅需较少次迭代该算法即可获得原始图像及其稀疏表示的最优估计。与某些优秀的同类算法相比,该算法的速度更快,复原图像的质量更高。     

基于分形维数的正则化图像复原方法

正则化方法是指在空间域上以符合图像特征的先验信息作为约束条件,寻找与模糊图像最近似的清晰图像以作为解的一种图像复原算法。本文研究正则项的泛函形式,基于单一全局泛函的不足,将图像空间看作微分流形,以图像分形维数为特征进行分类,进而对不同区域采取不同的泛函约束,得到正则化模型。仿真实验表明,该方法比单一范数形式复原效果更佳。     

提升小波变换在NAS-RIF盲复原算法中的应用

针对采用非负支撑域受限递归逆滤波(NAS-RIF)算法对低信噪比图像进行复原时将导致算法性能恶化的问题,提出一种与提升小波变换相结合的NAS-RIF盲复原算法.首先对退化图像进行整数提升小波分解,得到不同频带子图像的信息;然后对各个频带子图像分别采用基于空间自适应和正则化方法的NAS-RIF算法进行复原,针对不同频带子图像的频率和方向特性,通过自适应地选取对应的正则化算子、正则化参数和空域加权因子,达到对低频子图像去模糊、对高频子图像抑制噪声,并保持边缘细节的目的;最后通过整数提升小波逆变换得到复原后的图像.在不同的信噪比条件下对2种模糊图像进行仿真实验,采用文中算法得到的信噪比增益分别为5.849 1dB和9.713 6dB.实验结果表明,文中算法不仅取得了更优的图像复原效果,而且具有较快的收敛速度.     

基于组合字典的图像复原约束优化算法

提出一种基于组合字典和约束优化的图像复原算法。建立表示图像复原问题的约束优化模型,其目标函数由l2保真项和双l1正则项的线性组合构成。利用交替优化技术将模型分解为多个子问题求解,并通过邻近算子解决降噪子问题。实验结果表明,与Oliverira算法和Beck算法相比,该算法的复原速度较快,所得图像质量较好,且复原图像与原始图像的均方误差较小。     

林业运动模糊图像复原的融合正则化方法

林业机器人在林业环境中进行作业时,很容易因为滑动、地面障碍物的碰撞等原因发生小幅的无规律运动导致机器人相机采集的图像发生运动模糊,对后续图像信息提取造成很大的影响。针对这一问题,提出了林业运动模糊图像复原的融合正则化方法。先建立包含[L1/L2]范数正则项的代价函数,求解运动模糊核。再通过图像梯度先验正则项及稀疏正则项构建代价函数,对清晰图像求解。引入的[L1/L2]范数正则项及图像梯度先验正则项对稀疏表示正则项容易产生块效应的问题进行了弥补,因而获得了令人满意的效果。对人工合成的运动模糊图像和自然条件下真实运动模糊图像进行的实验验证了该算法的有效性。     

图像复原的Bregman迭代双正则化方法

正则化图像复原最终会导致一个大规模优化问题,提出了一种基于Bregman迭代双正则化的图像复原方法。该方法中目标函数同时考虑总变分正则化和小波域稀疏正则化,在Bregman框架下解决图像复原问题,并且给出了用于解该问题的分裂Bregman迭代算法。该算法将复杂的优化问题转化为几十次简单的迭代加以解决,每次迭代只需几次快速傅里叶变换和收缩操作即可。实验结果表明,提出的复原算法不论从客观改善信噪比还是主观视觉,都能取得很好的效果。同时与目前的复原算法相比,该算法有更快的收敛速度。     

基于卷积神经网络的正则化方法

正则化方法是逆问题求解中经常使用的方法.准确的正则化模型在逆问题求解中具有重要作用.对于不同类型的图像和图像的不同区域,正则化方法的能量约束形式应当不同,但传统的L1,L2正则化方法均基于单一先验假设,对所有图像使用同一能量约束形式.针对传统正则化模型中单一先验假设的缺陷,提出了基于卷积神经网络的正则化方法,并将其应用于图像复原问题.该方法的创新之处在于将图像复原看作一个分类问题,利用卷积神经网络对图像子块的特征进行提取和分类,然后针对不同特征区域采用不同的先验形式进行正则化约束,使正则化方法不再局限于单一的先验假设.实验表明基于卷积神经网络的正则化方法的图像复原结果优于传统的单一先验假设模型.     

极端先验下的编码曝光运动目标模糊成像复原

采集运动目标图像时,由于目标与采集相机之间产生相对运动造成图像模糊.为了获得清晰运动目标图像,提出了极端先验下的编码曝光运动目标模糊成像复原方法.该方法将传统曝光快门的一次开合过程转变为特殊逻辑编码的多次开合过程,将频域中将窄带滤波扩展为宽带滤波,进而将原始目标高频信息保留在模糊图像中.通过建立极端先验下的正则化编码曝光优化函数,提出了一种有效的编码曝光图像复原迭代和核估计算法.本方法利用编码曝光保存目标原始信息,再利用图像的极端先验自然属性有效复原.在多组合成和实际采集编码曝光运动模糊图像复原中,利用图像质量评价指数表明本方法能够在不同相对运动模式下均获较好的复原效果.     

基于正则化技术的超分辨图像盲复原

针对低分辨率图像盲复原中信息不足的问题,可以用正则方法来求解。假设点扩散函数结构已知而参数未知,模糊矩阵可表示为带参数的形式,在Nguyen等人的正则有参盲复原框架的基础上,进一步根据Roberts交叉梯度算子构造正则项,从自适应的角度构造正则化参数,并用迭代法求解该框架的目标泛函极小值。算法分析和实验结果表明,这种方法能取得令人满意的超分辨图像复原效果。     

改进的二值图像复原方法研究

为了解决传统基于GBB方法的正则化二值图像复原算法放大背景噪声的问题,提出了一种基于GBB方法的改进的正则化二值图像复原算法。根据提出的算法进行实验,定性的对两种算法的图像复原结果进行了比较。同时,利用ISNR选取最佳参数,且在不同程度噪声的影响下定量的评价了两种复原方法的结果。实验结果表明,该方法对于模糊二值图像的复原效果有显著提升,有效降低了噪声对图像复原的影响。     

基于稀疏正则优化的图像复原算法

为提高图像复原的速度,改进图像复原的质量,提出一种新算法。将图像复原表示为一类标准的优化问题,采用交替最小化把该优化问题分解为等价的两个子问题。通过迭代求解这两个子问题,获得图像复原问题的解。在此迭代过程中,引入迭代软阈值法处理图像降噪子问题。实验对不同类型的模糊图像进行了复原,其结果验证了算法的有效性。与多级阈值Landweber(MLTL)算法和快速收缩阈值算法(FISTA)相比,处理相同图像时,所提算法可分别节省28%和71%的时间,同时复原图像的信噪比(SNR)可提高0.7~3.5dB。     

基于残差网络编解码的磁共振图像修复算法

目前很多基于受损图像修复的算法应用在磁共振图像上效果不佳,严重降低该类图像的医学应用价值。为获得细节更加丰富的磁共振图像,提高其应用价值,提出一种基于深度残差网络编码-反卷积网络解码框架的算法。使用双三次插值算法对图像进行处理,将像素点取值归一化,用修改的深层残差网络提取图像特征,用反卷积恢复图像细节,完成图像重建工作。实验结果表明,该算法在磁共振图像的修复效果上相比其它算法表现更优。     

新的雾霾退化场景再现快速算法

雾霾天气条件下,由于大气粒子的散射作用,使采集图像对比度、清晰度等方面产生降质。针对这一问题,提出了一种新的图像雾霾去除算法。算法从单色大气散射模型出发,根据有关大气光衰减项的先验知识与假设,构建有约束最优化问题对大气光衰减项进行直接求解。根据散射模型与大气光衰减项求解结果实现对原始场景反照率的恢复。实验证明,所提算法能够较好地对具有不同景深的场景图像信息实现恢复,提升场景视见度,算法鲁棒性较好,与同类算法相比运行效率提高1倍以上,能够较好地运用于智能交通监控等可见光计算机视觉系统。     

基于稀疏表示和结构自相似性的单幅图像盲解卷积算法

图像盲解卷积研究当模糊核未知时,如何从模糊图像复原出原始清晰图像.由于盲解卷积是一个欠定问题,现有的盲解卷积算法都直接或间接地利用各种先验知识.本文提出了一种结合稀疏表示与结构自相似性的单幅图像盲解卷积算法,该算法将图像的稀疏性先验和结构自相似性先验作为正则化约束加入到图像盲解卷积的目标函数中,并利用图像不同尺度间的结构自相似性,将观测模糊图像的降采样图像作为稀疏表示字典的训练样本,保证清晰图像在该字典下的稀疏性.最后利用交替求解的方式估计模糊核和清晰图像.模拟和真实数据上的实验表明本文算法能够准确估计模糊核,复原清晰的图像边缘,并具有很好的鲁棒性.     

IDEWEP: Web service for astronomical parallel image deconvolution

Image restoration is a significant process commonly applied in many research fields. In particular, image deconvolution algorithms play a very important role in the research methodology in astrophysics, where recorded images are frequently submitted to deconvolution processes. In this paper, we introduce a novel image deconvolution algorithm that is competitive in terms of the restored image quality when compared to classical approaches. We present parallelizations of this algorithm to make it competitive in terms of processing speeds as well. We also present the image deconvolution web portal (IDEWEP) that, using web services technologies, primarily aims to make this general parallel deconvolution method accessible through a web interface. Both the quality of the restored images and running times of the sequential and parallel version have been successfully tested in several sequential and parallel architectures. The IDEWEP portal greatly eases the access and use of the parallel algorithm in high performance architectures. As a contribution to the scientific community, open source sequential and parallel codes are provided and can be freely downloaded from our web portal.     

基于双层反卷积的宽场荧光显微图像盲复原*

针对宽场荧光显微图像盲复原中的不适定性和细节模糊问题,提出了基于双层反卷积的宽场荧光显微图像盲复原算法,该算法通过双层反卷积,结合图像金字塔,实现了由粗略到细致的图像复原。为抑制不适定性,外层反卷积采用全变分模型,对复原图像和光学传递函数进行正则化约束。在内层反卷积中,通过残差图像进一步复原出图像细节。实验结果表明,该算法能在有效抑制伪影和噪声的同时,复原出宽场荧光显微图像的细节。与近几年图像盲复原算法相比,该算法所需的计算时间短,复原出的宽场荧光显微图像不仅有更好的视觉效果,而且客观上有较高的峰值信噪比和图像熵。     

基于暗原色理论和自适应双边滤波的煤矿尘雾图像增强算法

针对煤矿井下存在大量煤尘、水雾导致获取的视频图像伴有大量的噪声、分辨率低、模糊的问题,提出了一种基于暗原色理论和自适应双边滤波的煤矿尘雾图像增强算法.基于暗原色先验理论,采用自适应双边滤波代替softmatting过程来求取精细透射率图,并根据煤矿井下特殊环境,从新的角度求取全球大气光值、粗略透射率图,并根据图像退化模型实现图像的去噪.实验结果表明,对于分辨率为1024×576的图像处理时间为1.9s,与He算法(HE K, SUN J, TANG X. Single image haze removal using dark channel prior. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 2011,33(12):1-13.)相比,运行效率提高了5倍.与直方图均衡法等算法相比,所提算法有效增强了图像细节、边缘,整体上更加适合人类视觉和视频监控的要求.     

基于变量分离和加权最小二乘法的图像复原*

为提高图像复原的质量和速度,提出一种新的图像复原算法。首先基于变量分离技术,加入新的约束条件,建立解决图像复原问题的目标函数;然后利用交替最小化方法,将目标函数的优化分解为两个交替迭代的过程,以获得图像复原问题的全局最优解。在求解分离得到的新变量的过程中,引入迭代重加权最小二乘法(IRLS)处理L1范式的不可微分问题。实验结果表明,提出的算法有效地解决了图像复原问题;与同类的一些算法相比,该算法在复原速度和复原效果方面均具有优势。     

基于色彩聚类的图像修复

现有图像修复方式普遍存在结构错乱和修复区域边缘模糊的问题,这是由于修复过程中已知区域的结构信息未能得到充分利用,针对这一问题,本文提出了一种具有编解码结构的基于色彩聚类的图像修复算法,算法采用渐进式图像修复网络结构,将图像经过色彩聚类的结果作为输入,聚类算法处理后的图像更好保留了输入图像的结构特征,因此在后续图像纹理恢复过程中结构信息可以得到充分利用;同时,为进一步减少网络的计算开销,引入交叉注意力机制,从水平和垂直两个维度建模图像全局依赖性.实验结果表明,本文提出的图像修复算法可以有效缓解图像修复区域边缘模糊的现象,与几种主流图像修复算法相比,我们提出的图像修复算法可以在缺失区域较大的情况下产生更加真实的输出结果.