基于深度先验及非局部相似性的压缩感知核磁共振成像

针对现有压缩感知核磁共振成像（CSMRI）算法在低采样率下重构质量低的问题,提出一种融合深度先验及非局部相似性的成像方法。首先,利用深度去噪器和块匹配三维滤波（BM3D）去噪器构建能够融合多种图像先验知识的稀疏表示模型;其次,将该模型作为正则化项,利用高度欠采样的k空间数据构建压缩感知核磁共振成像优化模型;最后,利用交替优化方法求解构建的优化问题。所提出的算法不仅能够通过深度去噪器利用深度先验,还能够通过BM3D去噪器利用图像的非局部相似性来进行图像重建。实验结果表明,与基于BM3D的重建算法相比,该算法在采样率为0.02、0.06、0.09及0.13情况下重构的平均峰值信噪比高出约1 dB;此外,从视觉角度,与现有的基于小波树稀疏性的核磁共振成像算法WaTMRI、基于字典学习的核磁共振成像算法DLMRI、基于字典更新及块匹配和三维滤波的核磁共振成像算法DUMRI-BM3D等相比,所提算法重构的图像包含大量纹理信息,与原始图像最接近。     

基于深度先验及非局部相似性的压缩感知核磁共振成像

针对现有压缩感知核磁共振成像（CSMRI）算法在低采样率下重构质量低的问题，提出一种融合深度先验及非局部相似性的成像方法。首先，利用深度去噪器和块匹配三维滤波（BM3D）去噪器构建能够融合多种图像先验知识的稀疏表示模型；其次，将该模型作为正则化项，利用高度欠采样的k空间数据构建压缩感知核磁共振成像优化模型；最后，利用交替优化方法求解构建的优化问题。所提出的算法不仅能够通过深度去噪器利用深度先验，还能够通过BM3D去噪器利用图像的非局部相似性来进行图像重建。实验结果表明，与基于BM3D的重建算法相比，该算法在采样率为0.02、0.06、0.09及0.13情况下重构的平均峰值信噪比高出约1 dB；此外，从视觉角度，与现有的基于小波树稀疏性的核磁共振成像算法WaTMRI、基于字典学习的核磁共振成像算法DLMRI、基于字典更新及块匹配和三维滤波的核磁共振成像算法DUMRI-BM3D等相比，所提算法重构的图像包含大量纹理信息，与原始图像最接近。     

基于非局部相似和低秩模型的图像盲去噪

针对目前大多图像去噪算法的性能依赖输入噪声水平参数的问题,为进一步提高去噪效果,提出一种改进的基于非局部相似和低秩模型的图像盲去噪方法。预先估计图像的全局噪声方差,在图像非局部相似和低秩模型的框架下,自适应地估计各图像块的局部噪声方差,确定各图像块奇异值阈值(SVT)的局部阈值参数,运用迭代规则完成去噪。为验证该方法的有效性,与3种目前较成熟的去噪算法进行仿真对比。仿真结果表明,对于噪声方差未知的图像,该方法的去噪效果在视觉、峰值信噪比(PSNR)和结构相似度(SSIM)的数据上更具优势,具有更好的自适应能力,更适合应用于实际图像去噪问题。     

基于稀疏度自适应的视觉图像三维清晰重构

针对当前方法重构视觉图像时,存在峰值信噪比低、重构时间长和图像分辨率低的问题,提出基于稀疏度自适应的视觉图像三维清晰重构方法,利用图像光度信息和几何信息划分图像,按照纹理类别和边缘类别对图像进行分类,在图像组类别和噪声水平的基础上训练自适应字典,根据字典获得图像非局部相似先验和稀疏表示,结合建立变分模型对图像进行去噪处理.对去噪后的图像进行奇异值分解字典训练,利用稀疏度自适应正则化正交匹配算法对分解后的图像重建,完成视觉图像的三维清晰重构.仿真结果表明,所提方法的峰值信噪比高、重构时间短、图像分辨率高.     

核磁共振图像重构的即插即用算法

为解决核磁共振图像重构中由于欠采样导致的重构图像质量较低的问题,提出了一种基于凸-非凸稀疏正则和即插即用近似点梯度下降的核磁共振图像重构算法。首先给出了凸-非凸稀疏正则的近似点算子。然后基于该近似点算子提出近似点梯度下降算法。最后将上述算法中的近似点算子用某种合适的去噪器（如神经网络去噪器）替换,得到即插即用近似点梯度下降算法,并将其应用到核磁共振图像重构上。数值实验中,分别用不同的待重构图像、采样模板和去噪器进行对比实验,实验结果表明,所提算法在使用神经网络去噪器时,峰值信噪比较已有算法提升了6.26?dB。同时视觉效果也得到了显著的提升,在处理边缘和纹路方面效果都更加明显,从而验证了算法的有效性。     

基于深度先验和小波变换的遥感图像复原算法

针对各种退化因素导致遥感图像模糊的问题,在混合即插即用(Hybrid Plug-and-Play, H-PNP)模型的基础上,设计了基于深度先验和小波变换的模糊遥感图像复原算法。首先,利用导向滤波对模糊图像进行预处理,再构建结合非局部相似块低秩先验、深度先验和小波变换的模糊遥感图像复原模型,最后利用交替迭代法求解模型,复原出清晰的图像。考虑到惩罚因子对图像复原的影响,在深度去噪器中引入相对残差自适应原则更新惩罚因子。实验结果表明,上述算法对于叠加模糊和噪声的退化图像具有良好效果,选取GSR算法、NSCR算法和H-PNP算法进行对比实验,在主观视觉效果、峰值信噪比、特征相似性和结构相似性方面均优于对比算法。     

基于非局部自相似性的谱聚类图像去噪算法

常见的图像去噪方法只是单独地利用了无噪图像或含噪图像的先验信息,并没有将这两种图像的先验信息有效地结合起来。针对这个问题,提出一种 联合无噪图像块的先验信息和含噪图像块的非局部自相似性进行去噪的图像去噪算法。首先,对无噪图像块进行谱聚类,通过谱聚类进行学习,图像中的相似块被聚集到同一类,并将学习得到的聚类信息用于含噪图像块的聚类;然后,向量化同一类中的含噪图像块并聚集形成一个矩阵,该矩阵中包含的原始图像数据构成一个低秩矩阵;再通过一个低秩逼近过程估计出相应的原始图像数据;最后,根据逼近得到的原始图像数据重建图像。实验结果表明,相较于已有的自适应正则化的非局部均值去噪算法以及基于主成分分析和局部像素聚类的两级图像去噪算法,提出的算法不仅可以获得较大的峰值信噪比,而且还能较好地保存图像的细节,取得了更好的去噪效果。     

基于图像分割的非局部均值去噪算法

针对传统非局部均值（NLM）算法的滤波参数非自适应及去噪后边缘易模糊的缺点,提出一种基于图像分割的非局部均值去噪算法。该算法分为两个阶段：第一阶段根据噪声大小及图像纹理自适应确定滤波参数的值,并采用传统非局部均值算法得到去噪结果图;第二阶段根据像素点方差的不同,将该去噪结果图分为细节区域和背景区域,再对属于不同区域的图像块分别去噪,同时为了更有效地去除噪声,还采用了反向投影的方式,充分利用了第一阶段方法噪声中残留的结构信息。实验结果表明,与传统非局部均值算法及其三种改进算法相比,所提算法的峰值信噪比（PSNR）及结构相似性（SSIM）更高,纹理细节和边缘结构更完整,图像更清晰,本真信息保留更完整。     

基于区域划分的非局部均值图像去噪算法的改进

为改善非局部均值(Non-Local Means,NLM)算法的去噪性能,解决NLM算法参数分配以及去噪后图像边缘模糊等问题,对基于区域划分的非局部均值图像去噪算法进行了改进。通过Canny边缘检测算子和形态学膨胀处理对图像进行区域划分,对划分后的不同区域进行参数的调整,并对欧氏距离和权重函数进行改进,提升NLM算法的去噪性能,使去噪后的图像保留更多的细节纹理信息。实验结果表明,该算法相比于传统的NLM去噪算法、参数自适应的NLM算法以及基于转动惯量的改进权重函数的NLM算法,有着更好的峰值信噪比和结构相似度值。     

基于调和模型神经网络的彩色图像复原研究

针对彩色图像复原提出了基于网络能量递减收敛的调和模型神经网络图像复原方法,研究了该方法在运动模糊图像复原上的应用。利用待复原图像重构出多幅模糊图像用于算法的实现,并首次提出基于图像局部方差的自适应正则化算子的实现方法。实验结果表明,该方法是有效的,复原效果优于有约束的最小二乘复原法和已有的传统神经网络图像复原法,对复原图像的信噪比有一定的提高。     

基于联合滤波的聚类稀疏表示图像去噪算法

针对非局部均值去噪算法中噪声对结构聚类影响的问题,提出了一种基于联合滤波预处理的聚类稀疏表示图像去噪算法。利用维纳滤波和巴特沃斯滤波联合滤波处理提取含噪图像中的高频分量,同时减小了噪声对聚类的影响;利用非局部均值去噪的思想将高频图像块进行聚类,每一类图像块单独进行字典学习,增强字典的自适应性;利用多循环字典更新的K-SVD算法进行类内字典学习,增强字典的描述能力。实验结果表明,与传统的K-SVD算法相比,该算法能有效保留图像的结构信息,并且提升了图像的去噪效果。     

基于超像素分割的非局部均值去噪方法

针对非局部均值(NLM)去噪算法在变化丰富的纹理区域采用平移窗口的方法选择相似块的不足进行了研究,提出一种基于超像素分割的非局部均值去噪算法。该方法充分考虑非局部均值去噪算法中相似性对噪声去除的影响,利用经过超像素分割处理得到的图像块内部相邻像素间以及纹理边缘都具有一定相似性的特点,在超像素分割块基础上优化纹理区域相似窗口的选择策略,提高图像块与中心像素块之间的相似性,从而达到提升非局部均值算法的去噪水平、边缘纹理不被模糊的目的。在多幅经典自然图像上的实验结果表明,该方法能够有效的去除图像中包含的噪声信息,相比于传统的非局部均值方法,保留了更多的纹理信息。     

无监督多重非局部融合的图像去噪方法

非局部均值去噪(Non-local means,NLM)算法利用图像的自相似性,取得了很好的去噪效果.然而,NLM算法对图像中不相似的邻域块分配了过大的权重,此外算法的搜索窗大小和滤波参数等通常是固定的且无法根据图像内容的变化做出自适应的调整.针对上述问题,本文提出一种无监督多重非局部融合(Unsupervised m...     

加权低秩矩阵恢复的混合噪声图像去噪

传统的基于低秩矩阵恢复的图像去噪算法只对低秩部分进行约束,当高斯噪声过大时,会导致去噪不充分或细节严重丢失。针对此问题,提出了一种新的鲁棒的图像去噪模型。该模型在原有的低秩矩阵核范数约束的基础上引入高斯噪声约束项,此外为了提高低秩矩阵的低秩性和稀疏矩阵的稀疏性,引入了加权的方法。为了考察方法的去噪能力,选取了不同参数类型的混合噪声图像进行仿真,并结合峰值信噪比、结构相似度评价标准与传统的基于低秩矩阵恢复的图像去噪算法进行对比。实验结果表明,加权低秩矩阵恢复的混合噪声图像去噪算法能增加低秩矩阵的低秩性和稀疏矩阵的稀疏性,在保证去噪效果的同时,保留了图像的细节信息,具有更佳的视觉效果,同时,客观评价指标均有所提高。     

全变分正则化非局部均值地震数据降噪

在地震数据的采集中往往存在随机噪声,噪声会影响地震数据分析的准确性,针对地震数据中存在的高斯噪声,传统非局部均值降噪算法在对地震数据降噪后无法有效保持地震数据中的同相轴边缘。将全变分正则化非局部均值算法应用于地震数据降噪,通过计算噪声估计值,更新去抖动非局部均值算法的权值,将去抖动非局部均值降噪结果进行全变分正则化约束,得到最佳的地震数据降噪结果。在有效去除高斯噪声的同时,保留地震数据的同相轴边缘。通过在合成地震数据、海上叠前地震数据、陆上叠后地震数据上进行降噪实验,对比该算法与非局部均值算法、基于近邻法选择策略的非局部均值算法的峰值信噪比、均方误差、平均结构相似度,得出全变分正则化非局部均值降噪算法在有效降噪的同时,可以较完整地保留地震数据的同相轴边缘细节。     

基于稀疏表示与非局部相似的图像去噪算法

针对受加性高斯白噪声(AWGN)与椒盐噪声(SPIN)以及随机值冲击噪声(RVIN)组成的混合噪声污染的图像进行去噪的问题,提出一种在现有加权编码算法的基础上将图像稀疏表示和非局部相似先验融合的改进算法。首先,利用基于字典的图像稀疏表示构建去噪变分模型,对模型中的数据保真项设计一个权重因子来抑制冲击噪声的干扰;其次,利用非局部平均思想对混合噪声图像进行初始去噪,在得到的图像中构建掩膜矩阵将冲击噪声点排除进而求取非局部相似先验知识;最后,将非局部相似先验与稀疏先验融合进变分模型的正则项中,求解变分模型得到最终去噪图像。实验结果表明,在不同的噪声比率下,所提算法与模糊加权非局部平均算法相比,峰值信噪比(PSNR)提高了1.7 dB,特征相似性指数(FSIM)提高了0.06;与加权编码算法相比,PSNR提高了0.64 dB,FSIM提高了0.03。该算法对于纹理较强的图像可以显著提升去噪效果,能有效地保留图像的本真信息。     

渐近非局部平均图像去噪算法

非局部平均去噪算法(Non-local means denoising algorithm, NLM)是图像处理领域具有里程碑意义的算法, NLM的提出开启了影响深远的非局部方法. 本文从以下两个方面来重新探讨非局部平均算法: 1) 针对NLM算法运算复杂度高的问题, 基于互相关(Cross-correlation, CC)和快速傅里叶变换(Fast Fourier transformation, FFT)构造了一种快速算法; 2) NLM在滤除噪声的同时会模糊图像结构信息, 在强噪声条件下更是如此. 针对这一问题, 提出了一种渐近非局部平均图像去噪算法, 该算法利用方差的性质来控制滤波参数. 数值实验表明, 快速算法较之经典算法, 在标准参数配置下运行速度可提高27倍左右; 渐近非局部平均图像去噪算法较之经典非局部平均图像去噪算法, 去噪效果显著改善.     

基于稀疏先验的非局域聚类图像去噪算法研究

图像去噪是一类典型的病态（ill-posed）逆问题求解,噪声掩盖下的真实图像并不确定,需要引入先验信息缩小病态问题的求解范围。为了将外部干净图像的先验信息引入去噪进程,提出了一种基于外部干净图像与内部噪声图像稀疏先验的非局域聚类图像去噪算法,通过联合外部干净图像与内部噪声图像的图像块得到类稀疏化表达字典;通过全局的相似块匹配,得到理想图像的稀疏系数估计;基于类字典和估计的稀疏系数,采用压缩感知技术的稀疏重建方法实现图像去噪。实验表明,与传统的非局域稀疏聚类图像去噪方法相比,所提算法显著降低去噪块效应,在保留更多细节的同时,图像平坦区域过渡更加自然;而理想图像先验来源的扩展则进一步提高了算法在强噪声下的去噪性能,对强噪声具有更强的抑制能力。     

一种基于优化参数的非局部均值滤波算法

针对非局部均值滤波算法中难以找到一个全局最优的滤波参数h的问题,给出一种新的该参数的优化方法,并将其应用于传统非局部均值滤波算法的改进。首先基于SUSAN算法提取噪声图像的边缘信息,然后在大量实验的基础上,利用线性回归和非线性回归分析方法建立h与边缘信息、噪声方差之间的优化模型。最后,将基于该优化模型的非局部均值算法应用于多幅图像的去噪处理中。实验结果表明,新算法改善了传统非局部均值算法的去噪性能,取得了良好的滤波效果。     

一种基于领域阈值的小波图像去噪算法

为了去除图像中的噪声,文章利用图像分块的思想,结合阈值去噪法和最小均方误差估计(MMSE),给出了一种基于领域阈值的小波域图像去噪算法。该算法与经典的子带自适应阈值去噪法BayesShrink算法相比,本文算法在峰值信噪比和视觉效果上都好于BayesShrink算法。