基于纹理指示图的非局域去噪改进算法

非局域均值算法（NLM）是一种有效的去噪算法,能够在去噪的同时充分保护图像纹理信息。但是在像素的平滑中,权重分配过度依赖像素块相似性,缺乏其他更有效信息的指导,另外原算法计算量过大也是制约其应用的一个瓶颈。提出了一种基于图像纹理指示图的NLM快速改进算法TNLM。该指示图利用二维DCT变换对图像每一个像素为中心的小块进行分析,获得全图像素的纹理重要性指示图,将该指示图引入到传统NLM算法以改进去噪效果。同时,也对算法进行加速优化,通过改进的积分图技术、快速傅里叶变换和块预选技术,提高了算法的速度。实验证明,该算法的处理效果和速度都优于传统算法。     

基于像素值排序与块再分的可逆数据隐藏算法

基于像素值排序的可逆数据隐藏算法通过修改图像块中的最大像素和最小像素嵌入数据,但并未充分利用图像块内的每一个像素,从而影响嵌入性能。结合块再分原理,提出基于像素值排序的可逆数据隐藏算法。将原始图像划分为3×3的图像块,计算每一个图像块的局部复杂度。设计12种分块模式将局部复杂度小于阈值的图像块细分为子块A和B。根据子块A和B的不同局部特征分别采用2种不同的扫描顺序读取像素。子块A的像素序列使用次小值预测最小值和次大值预测最大值的方法,获得2个预测误差值,子块B的像素序列利用中值像素连续预测其余4个像素的方法,得到4个预测误差值。在此基础上,利用图像块中预测误差值为0和1的像素嵌入隐藏数据。实验结果表明,该算法在一个图像块中最高可嵌入6 bit的数据,在较低计算复杂度的情况下能够有效提高像素的嵌入性能。     

基于变差函数和局部方差图的煤岩图像纹理特征提取

针对现有煤岩纹理特征提取采用局部二值模式算法存在分类准确率欠佳、算法运行效率较低及旋转纹理识别鲁棒性较差等缺陷,提出了一种基于变差函数和局部方差图的煤岩纹理特征提取算法。该算法首先在局部二值模式理论框架中逐像素计算局部方差得到局部方差图,然后在局部方差图中利用变差函数计算不同方向的变差函数向量,最后组合变差函数向量作为纹理特征,将所提取特征与局部二值模式特征融合完成煤岩纹理分类与识别。实验结果表明,该算法能够有效地提取局部方差的空间分布信息,实现对局部二值模式丢失信息的再利用,分类结果优于多种经典的局部二值模式纹理特征提取算法,分类准确率达到86%。     

一类新的纹理谱描述子

在纹理元的基础上提出了一类新的纹理谱描述子，新的纹理谱描述子在3个方面作了改进：将像素的灰度差量化为4个值；量化区间根据纹理对比度自动确定，并保证量化值具有灰度线性不变性；利用相关性弱的8邻域像素构建纹理谱描述子，从而降低了纹理谱维数。定义了基于新的纹理谱描述子的光照、旋转不变性纹理特征。利用该特征对Outex纹理进行光照、旋转不变性分类，分类准确率高于基于局部二值模式的光照、旋转不变性纹理特征。     

基于图像分块的局部阈值二值化方法

针对目前局部阈值二值化结果存在目标虚假或断裂的缺陷,提出了一种基于图像分块的局部阈值二值化方法。首先,将图像分成若干子块并分析每个子块像素灰度变化情况;接着,取一定大小的局部窗口在图像中移动,比较该局部窗口内与包含窗口自身且比窗口更大区域内的像素灰度变化情况,更大区域由窗口模板当前覆盖的所有子块组成,以此判断窗口内是否为灰度变化平坦（或剧烈）区域;最后,根据不同的区域,给出具体的二值化方案。利用7种不同算法对4种不同类型的4组图像进行了二值化实验。实验结果表明该算法在屏蔽背景噪声和保留目标细节方面表现最优,特别地通过对车牌图像的二值化结果进行定量分析后发现该算法能够得到最高召回率和准确率。     

融合边界连通性与局部对比性的图像显著性检测

本文提出了一种融合边界连通性与局部对比性的图像显著性检测算法.首先,构造包围前景区域的凸包并利用K-means聚类算法,增强凸包内前景区域,抑制背景区域.为获取更加准确的前景概率,建立超像素图模型并结合随机游走模型计算超像素显著值,再利用聚类内显著值传播计算超像素前景概率.然后,利用边界连通性计算超像素背景概率.最后,融合前景概率与背景概率计算超像素最后的显著值.而且,为克服单一显著性检测算法的局限性,在DS证据理论的基础上,设计了一种新的融合算法.实验结果表明:在DUT-OMRON、ECSSD、MSRA10K三个公开数据集上,提出的算法得到的显著图更接近于真值图,且在准确率-召回率曲线、F-measure值以及平均绝对误差值三个评估指标上均优于其他12种经典显著性检测算法获取的结果.     

基于区域的国画真伪鉴别算法研究

针对像素的国画真伪鉴别算法准确率低、计算量大的问题,提出了一种区域级置信传播算法。将图像分块的思想引入到基本置信传播算法中,在区域块消息的传递过程中剔除非重要信息,以区域块及其周围八邻域传递的消息为基础迭代计算区域的置信度函数,推理出图像块的真伪状态,进而确定各类实验对象的真伪状态。实验结果表明,改进算法提高了原算法对图像识别的准确率和算法的运算速率。     

基于多尺度局部二值模式的人脸识别

提出了一种基于多尺度局部二值模式的人脸识别方法.局部二值模式已经被证明是人脸表示的一种有效算子,不过由于其太小以至于鲁棒性不高.在多尺度局部二值模式中,计算是基于块子区域的平均值,而不是基于单个像素值进行的.人脸图像首先被分成小的子区域,具有不同权值的BLBP算子抽取每一子区域的直方图,然后把它们连接起来,组成一个空域增强的特征直方图.在X~2统计量作为不相似度量计算的特征空间里,采用最近邻分类器完成分类识别.实验表明,该方法优于其它的基于LBP的人脸识别算法.     

Apriori算法用于频繁子图挖掘的改进方法

AGM算法最早将Apriori思想应用到频繁子图挖掘中。AGM算法结构简单,以递归统计为基础,但面临庞大的图数据集时,由于存在子图同构的问题,在生成候选子图时容易产生很多冗余子图,使计算时间开销很大。基于AGM算法,针对候选子图生成这一环节对原算法进行改进,减少了冗余子图的生成,使改进后的算法在计算时间上具有高效性;测试了在不同最小支持度情况下改进方法的时间开销。实验结果表明改进算法比原算法缩短了计算时间,提高了频繁子图的挖掘效率。     

嵌入率可调和低修改率的二值图像密写算法

为了提供大而可调的二值图像信息隐藏容量和保持载密二值图像良好的视觉质量,提出一种基于分块和矩阵编码的二值图像信息隐藏算法.将二值图像划分为互不相交的2×2的图像子块,随机选择黑白相间的边缘子块作为可嵌子块,应用(1,n,k)矩阵编码实现最多只改变n块可嵌子块中一块的1个像素即可嵌入k比特信息,以及修改像素的规则.选择不同的矩阵编码方案,可以得到不同的嵌入率和像素修改率.理论分析和实验结果表明,本文算法具有信息嵌入量大,效率高,修改率低,安全性好;其信息嵌入率选择具有高度弹性,可以根据实际要求选择在嵌入率和载密图像质量都很理想的密写方案.     

一种改进的OSID的图像匹配算法

针对OSID在构建描述符时未考虑一个特征点的图像块里存在其他特征点,以及生成直方图描述子匹配速度较慢的问题,提出一种基于OSID的改进二进制描述符。在OSID描述符构建的过程中,扇形个数m的选择是固定的,因此提出当一个特征点的图像块里有多个特征点时,尝试将m的值自适应,丰富描述子所包含的信息,提高算法的正确匹配率;并将OSID最后生成的直方图描述子编码成二进制描述子,使用汉明距离代替欧氏距离进行图像匹配,提高算法的匹配速度。在标准数据集上进行测试,结果表明在复杂的视点变化、图像模糊和JPEG压缩等场景下,改进OSID的匹配精度优于同类描述符以及原算法。     

增强成对旋转不变的共生扩展局部二值模式

目的 针对成对旋转不变的共生局部二值模式（PRICoLBP）算法对图像光照、旋转变化鲁棒性较差,且存在特征维度过大的问题,提出了一种可融合多种局部纹理结构信息的有效特征——增强成对旋转不变的共生扩展局部二值模式。方法 首先,对图像各像素点的邻域像素点灰度值进行二值量化得到二值编码序列,并不断旋转二值序列得到以不同邻域点作为编码起始点对应的LBP值;然后,分别利用极大、极小LBP值对应的邻域起始编码点和中心像素点确定两个方向矢量,并沿这两个方向矢量在两个不同尺度图像上选取上下文共生点;其次,利用扩展局部二值模式（ELBP）算法的旋转不变均匀描述子来提取上下文共生点对的中心像素灰度级、邻域像素灰度级及径向灰度差异特征间的相关性信息;最后,用上下文共生点对的特征直方图训练卡方核支持向量机,检测纹理图像类别。结果 通过对Brodatz、Outex （TC10、TC12）、Outex （TC14）、CUReT、KTH-TIPS和UIUC纹理库的分类实验,改进算法的识别率比原始的PRICoLBP算法识别率分别提高了0.32%、0.57%、5.62%、3.34%、2.1%、4.75%。结论 利用像素点LBP特征极值对应的起始编码序列来选取上下共生点对,并用ELBP算法提取共生点对局部纹理信息,故本文方法能更好描述共生点对间的高阶曲率信息及更多局部纹理信息。在具光照、旋转变化的Outex、CUReT、KTH-TIPS纹理库图像分类实验中,所提方法比原始PRICoLBP算法取得了更高的识别率。实验结果表明,改进算法相比于原始算法能在较低的特征维度下对图像光照、旋转变化具有较好的鲁棒性。     

纹理谱描述符及其在图像检索中的应用

为了提高纹理谱描述符的性能并降低其特征维数,在中心对称局部二值模式纹理谱描述符的基础上,提出一种融合局部区域中心像素以及灰度均值的改进纹理描述模式.首先根据图像局部区域内中心像素与其邻域像素间的灰度变化关系,定义了新的局部纹理模式;然后通过比较局部区域内灰度均值与图像全局灰度均值的大小,对局部纹理模式进行了增强处理.采用不同纹理图像库及不同的性能评价准则进行实验的结果表明,文中方法在基于内容图像检索中取得了较好的效果.     

基于LBP值对空间统计特征的纹理描述符

针对基于内容图像检索应用背景下局部二值模式(LBP)描述符缺乏空间描述能力及所需特征矢量维数较长的不足, 提出一种基于LBP值对空间统计特征构建的改进纹理描述符(ILBP)。ILBP描述符首先利用LBP微模式编码方法将原始图像转换为LBP伪灰度图像, 然后再提取出多个关于LBP值对空间分布关系统计值构成描述图像特征的特征矢量。在基于内容的图像检索原型测试平台上完成大量实验。实验结果表明, 与LBP及其各类变种描述符相比, ILBP描述符在进一步增强LBP描述符描述能力的同时大幅度压缩特征矢量维数, 具有更好的查询正确率和查询效率。     

二值化的SIFT特征描述子及图像拼接优化

目的 针对SIFT算法计算复杂度高、存储开销大和近几年提出的BRIEF（binary robust independent elementary features）、ORB（oriented BRIEF）、BRISK（binary robust invariant scalable keypoints）和FREAK（fast retina keypoint）等二进制描述子可区分性弱和鲁棒性差的问题,提出基于SIFT的二进制图像局部特征描述子。方法 首先,对传统SIFT的特征空间和特征向量分布在理论和实验上进行分析,在此基础上结合二进制特征描述子的优势对SIFT进行改进。不同于传统的二进制特征描述子,本文算法对传统SIFT特征向量在每一维上的分量进行排序后,以该特征向量的中值作为量化阈值,将高维浮点型SIFT特征向量转化成位向量得到二进制特征描述子。并使用易于计算的汉明距离代替欧氏距离度量特征点间的相似性以提高匹配效率。然后,在匹配阶段将二进制特征描述子分为两部分并分别对其进行匹配,目的是通过初匹配剔除无效匹配特征点来进一步缩短匹配时间。最后,对提出的量化算法的可区分性及鲁棒性进行验证。结果 该量化算法在保持SIFT的较强的鲁棒性和可区分性的同时,达到了低存储、高匹配效率的要求,解决了SIFT算法的计算复杂度高、二进制描述子鲁棒性和可区分性差的问题。此外,在匹配阶段平均剔除了77.5%的无效匹配特征点,减少了RANSAC（random sample consensus）的迭代次数。结论 本文提出的量化算法可用于快速匹配和快速图像拼接中,提高匹配和拼接效率。     

SR-SIHKS：一种非刚体全局形状特征

非刚体由于姿态变化会产出多样的形变,因此非刚体的形状检索比刚体更具挑战性。形状特征提取是非刚体三维模型形状检索的关键问题。为了提高非刚体形状检索的准确度,提出了一种非刚体全局形状特征提取方法。此方法的核心思想是将稀疏表示（Sparse Representation,SR）理论用于对尺度无关的热核特征（Scale Invariant Heat Kernel Signature,SIHKS）进行稀疏编码,因此被称为SR-SIHKS。改进了SIHKS局部特征的提取方法,根据所处理的模型库来自适应地确定热扩散时间参数;采用K-SVD算法来训练字典,借助Batch-OMP算法实现局部特征的稀疏编码;将非刚体三维模型的所有局部特征的稀疏编码汇聚为全局形状特征。实验结果表明,SR-SIHKS具有比SIHKS和HKS更优的检索效果。     

灰度序模式的局部特征描述算法

目的 在针对LIOP（local intensity order pattern）特征描述算法构造特征描述符过程中,计算描述子权值时未充分考虑采样点之间的局部信息及存在冗余的灰度序模式,从而导致特征描述符不准确的问题,提出一种结合采样点结构信息和剔除冗余模式的算法。方法 首先,研究了采样点局部信息,并利用采样点顺序结构构造了计算特征描述符权值方法;其次,分析了灰度序模式与对应特征描述子权值的关系;最后,在构造特征描述符时,将冗余的灰度序模式剔除。结果 对标准数据集（Oxford dataset）及另外4幅复杂光照变化的图像进行了仿真实验,得到132维的特征描述符。结果表明,与原始LIOP算法相比,该算法在不增加特征维度时precision-recall曲线有较大的提高,即提高了描述特征描述符描述能力,增强了特征对单调强度变化和旋转变化的鲁棒性。结论 提出的算法同时考虑了采样点的差异信息和结构信息,较为完整地保留了待描述点的局部信息,使得图像存在复杂光照强度情况下,能够得到较高精度和辨识度的特征描述符。     

基于纹理特征融合的人脸表情识别

局部二值模式(LBP)和韦伯局部描述算子(WLD)是两种图像的纹理描述算子,在图像的特征提取方面有较强的能力。为了更加准确地对人脸表情进行识别与分类,针对LBP在特征提取的过程中只考虑了中心像素点与周围的其他像素点的灰度值之差,WLD仅考虑中心像素点与周围像素点灰度值之间的激励强度与梯度方向关系的问题,提出一种新的特征提取算法—局部二值韦伯模式(LBWP)。首先对图像进行预处理,检验人脸和裁剪有效的表情区域,接着对图像进行LBWP特征提取,在特征提取之后采用SVM的分类器对表情进行识别和分类。该算法在CK+数据集和JAFFE数据集上进行实验仿真,识别率分别达到了97.14%和95.77%。实验结果验证了LBWP算法在表情识别方面的有效性,且丰富了人脸图像特征提取方法。     

基于网格运动统计的改进快速鲁棒特征图像匹配算法

针对快速鲁棒特征算法(SURF)局部不变特征描述符存在运算时间较长、匹配准确率较低的问题,文中提出基于网格运动统计的改进快速鲁棒特征图像匹配算法.首先运用Hessian矩阵行列式确定图像中的特征点,采用梯度方向改进SURF中的主方向提取方法,提高特征点主方向的准确性,并使用二进制特征描述子进行特征点描述.再对获取的特征点进行汉明距离粗匹配.最后,采用网格运动统计剔除误匹配点.在Oxford VGG标准数据集上的实验表明,文中算法在图像发生尺度、光照、旋转等变化时匹配准确率与效率较高.     

基于ORB-LATCH的特征检测与描述算法

针对基于学习安排的三元组（LATCH）二进制描述子不具备尺度不变性且其旋转不变性,需要特征检测子辅助的问题,提出了一种基于快速定向旋转二进制稳健基元独立特征（ORB）和LATCH相结合的特征检测与描述算法。首先,在图像金字塔尺度空间上进行加速段测试特征（FAST）检测;然后,采用ORB灰度质心方法来进行方向补偿;最后,对特征进行LATCH描述。实验结果表明,所提算法具备运算量小、实时性高以及旋转和尺度不变性的特点,在相同的准确率下,其召回率优于ORB和哈里斯-LATCH （HARRIS-LATCH）算法,其匹配内点率比ORB算法提高了4.2个百分点。该算法在保持实时性的同时进一步缩小了与基于直方图的尺度不变特征变换（SIFT）和加速健壮特征（SURF）算法之间的精度差距,可对图像序列进行快速且精确的实时处理。