基于图像表示和稀疏表示的图像分类

为了更好地实现图像分类任务,论文提出了一种新的图像分类算法,该算法可以更好地保留原始图像的大尺度信息,有效地利用原始图像的全局特征,同时减小了同一物体在其不同图像中的差异性,显著地提高了图像分类准确率。该算法首先通过新的图像表示算法生成虚拟图像,然后分别对原始图像和虚拟图像使用图像分类算法获得相应的分类误差,最后通过简单高效的误差融合方案得到最终的分类误差。实验结果表明该算法有效地降低了图像分类的错误率。     

基于图正则自适应联合协同表示的高光谱图像分类

针对由于空间信息利用不充分而导致的高光谱图像分类精度较低的问题,提出一种基于图正则自适应联合协同表示的高光谱图像分类算法.首先,采用双边滤波操作对高光谱图像进行空间信息提取,以充分挖掘每个像素的空间信息;其次,在联合协同表示的目标函数中引入图正则约束项,以保持高光谱数据的流形结构;再次,一方面利用图像分割来自适应调整空间邻域的形状,另一方面通过对中心像素的空间近邻赋予不同的权重,提出一种自适应空间-光谱特征融合策略;最后,基于误差最小原则,给出测试样本的类别标签.在两个高光谱数据集上的实验结果表明,所提出算法的整体分类精度分别达到98.50%和97.30%.     

基于稀疏表示和决策融合的图像分类方法

利用多个稀疏表示分类器融合的决策信息对图像进行分类,可避免单个特征对图像分类的影响。提出一种自适应调节权重的多稀疏分类器融合图像分类方法。对原始图像分别提取3组不同特征,并训练出各自稀疏表示分类器;根据各个子分类器的准确率,通过迭代计算自适应确定各分类器最终权重;融合各子分类器的输出结果进行最终类别判断。基于Cifar-10图像数据集进行多组实验,结果表明,相对仅提取单特征的图像分类方法,该方法有效提高了图像分类准确率。     

多尺度红外超像素图像模型的小目标检测

目的 复杂背景中的红外小目标检测易受背景杂波与噪声的干扰,直接利用现有的低秩约束与稀疏表示联合模型存在准确率低、虚警率高及检测速度慢等不足。为了解决这些问题,提出一种基于多尺度红外超像素图像模型的小目标检测方法。方法 首先,采用超像素方法分割原始红外图像,得到无重叠区域的超像素图像,充分利用红外图像的局部空间相关性;然后,引入多尺度理论,融合多个不同尺度下检测的目标图像,增强该方法检测不同尺寸目标的稳健性。结果 针对多幅不同场景下的红外小目标图像进行了实验验证,并选取信杂比增益、背景抑制因子及检测时间作为定量评价指标,以此衡量背景抑制效果及算法运行速度。大量实验结果表明,与Top-Hat、Max-Median、二维最小均方、局部显著性图、红外块图像、加权红外块图像等方法相比,本文方法能有效地去除各种干扰,在背景抑制方面具有更好的效果,且所得背景抑制因子为其他方法的数十倍;与同类方法相比,红外超像素图像模型减少了至少78.2%的检测时间。结论 本文将超像素图像分割与多尺度理论引入低秩约束与稀疏表示联合模型,能够取得更好的背景抑制效果,并且可以适应不同大小目标的检测,实现复杂背景中红外小目标的准确检测。     

自适应融合局部和全局稀疏表示的图像显著性检测

针对基于局部或全局稀疏表示的图像显著性检测方法频繁出现提取对象不完整、边界不光滑及噪声消除不干净等问题,提出自适应融合局部和全局稀疏表示的图像显著性检测方法。首先,对原始图像进行分块处理,利用图像块代替像素操作,降低算法复杂度;其次,对分块后的图像进行局部稀疏表示,即：针对每一个图像块,选取其周围的若干图像块生成过完备字典,基于该字典对图像块进行稀疏重构,得到原始图像的初始局部显著图,该显著图能够有效提取显著性目标的边缘信息;接着,对分块后的图像进行全局稀疏表示,与局部稀疏表示过程类似,不同的是针对每一个图像块所生成的字典来源于图像四周边界处的图像块,这样可以得到能有效检测出显著性目标内部区域的初始全局显著图;最后,将初始局部和全局显著图进行自适应融合,生成最终显著图。实验结果表明,提出算法在查准率（precision）、查全率（recall）及F-measure等指标上优于几种经典的图像显著性检测方法。     

融合多尺度低秩表示与双向递归滤波的高光谱图像分类

针对高光谱图像信噪比较低导致图像分类精度较差的问题,提出一种融合多尺度低秩表示与双向递归滤波的高光谱图像分类方法。首先,对高光谱图像进行不同尺度的超像素分割,获得空间邻域信息并得到分割图像;其次,在各尺度分割区域内执行低秩表示和主成分分析（Principal Component Analysis,PCA）降维,低秩表示可对分割区域内光谱间高相关性进行低秩约束,移除混合噪声;再次,利用双向递归滤波进一步消除图像中噪声和地物细节纹理;最后,根据支持向量机对各尺度特征图像的分类结果采用多数投票方法得到最终分类。实验在Indian Pines、PaviaU和Salinas公开数据集上进行,各地物类别随机选取10个训练样本,结果表明：与仅利用光谱信息的分类方法（支持向量机、PCA）对比,该方法分别在3个数据集上总体精度平均提高了32.03%、28.04%和16.80%;与空间—光谱残差网络和顶点成分分析网络的分类方法对比,平均提高10.99%、8.45%和7.08%;与其他空—谱联合分类方法对比,平均提高8.28%、18.77%和10.19%,证明了本文方法能在训练样本较少的情况下取得更优的总体...     

一种基于改进分水岭算法的图像分割方法

使用分水岭方法对图像进行分割引起了人们的重视,但是在图像分割中,分水岭变换使用的是梯度图像,容易造成过度分割。因此首先对原始图像进行平滑,将平滑后的图像使用分水岭变换,同一标号的像素属于同一贮水盆地,而将距不同贮水盆地距离相等的像素标为分水岭点,这样就得到了图像的初始分割结果;最后应用灰度齐次性准则和边界强度准则进行区域的融合,从而解决了过度分割问题。实验结果表明,该方法得到了精确的、有意义的分割结果。     

一种基于改进分水岭算法的图像分割方法

使用分水岭方法对图像进行分割引起了人们的重视,但是在图像分割中,分水岭变换使用的是梯度图像,容易造成过度分割.因此首先对原始图像进行平滑,将平滑后的图像使用分水岭变换,同一标号的像素属于同一贮水盆地,而将距不同贮水盆地距离相等的像素标为分水岭点,这样就得到了图像的初始分割结果;最后应用灰度齐次性准则和边界强度准则进行区域的融合,从而解决了过度分割问题.实验结果表明,该方法得到了精确的、有意义的分割结果.     

基于一阶和二阶信息图像表示的人脸识别

针对人脸训练集中的样本存在不同程度的变换（比如平移,旋转,缩放等）,导致传统的基于稀疏表示的分类算法(SRC)、基于协同表示的分类算法(CRC_RLS)在分类时精精度降低。针对这些问题, 提出了一种基于一阶和二阶信息的图像表示分类算法(SRC_FSD),这种方法通过测试图像的像素值是由对应训练图像的邻近像素值图像的重建而成的, 利用泰勒公式,考虑了一阶和二阶信息, 目的是消除变换对图像造成的影响,从而提高测试样本的分类精度。最后在Extended Yale B和AR人脸数据集上进行了不同维度下样本的对比实验,实验结果表明该方法具有很好的鲁棒性,有效的提高了人脸识别率。     

分块低秩图的遥感影像半监督分类应用

随着信息技术和对地观测技术的飞速发展,遥感技术在社会生活和经济建设中发挥着越来越重要的作用。分类模型的准确性和抗干扰能力对精确绘制复杂的土地覆盖和土地利用分类至关重要。针对大规模遥感数据难以获取大量标记数据的问题,基于低秩表示模型和图的半监督学习方法,提出了基于分块低秩图的大规模遥感图像半监督分类应用。为了解决低秩表示计算复杂度高的问题,将预处理后的图像按像素进行分块处理,并在每个块上实现低秩表示。在WorldView-2影像上的分类结果表明,在少量标记样本下,该方法利用简单的最近邻分类器即可实现对城市地物的精确分类。因此,该方法有效地提高了土地覆盖的分类精度,在遥感图像分类中具有较高的效率。     

基于小波表征的遥感影像的目标检测

指出了基于像素灰度值的影像表征方法在表达检测目标信息上的不足,提出了运用小波变换的方法对遥感影像进行信息提取和表达。为了增强表达检测目标信息的能力,采用H aar母小波作为影像小波变换的小波基。实验表明:基于小波变换的表征方法在遥感影像目标检测的诸多性能指标上都优于基于影像像素灰度值的表征方法。     

基于概率分析的稀疏表示算法及在布料印染检测中的应用

为解决布料印染过程中,由于布料的褶皱或机器的故障而导致走布出现跑偏现象,本文提出了基于概率分析的稀疏表示分类算法(P-SRC),将布料的检测问题转换为稀疏表示的图像分类问题;同时提出了自适应纹理窗口选择算法和自适应样本个数计算方法。先把初始无偏转的图像,通过旋转产生新的图像,再利用所有图像作为训练样本构造过完备字典,对采集到的测试图像,按照本文提出的算法进行稀疏表示并分类识别。根据测试样本所属的类可判断染布机在走布过程中布料是否有偏转以及偏转的角度。实验表明,该算法提高了图像的识别率。     

基于Relief-PCA特征选择的遥感图像变化检测

面向对象的变化检测技术在高分辨率遥感图像领域已经得到广泛地应用。由于遥 感图像受光照、大气环境等成像条件的影响,图像特征的质量也参差不齐,筛选出高质量的特 征成为对象级遥感图像变化检测的关键。针对此问题,提出了一种基于 Relief-PCA 特征选择的 对象级遥感图像变化检测方法。首先,对原始图像进行多尺度分割获得目标对象,并提取对象 的光谱特征与纹理特征;然后,利用对数比值法获得变化矢量,再使用 Relief-PCA 特征选择的 方法对图像的对象特征进行筛选与降维;最后,计算并生成 CVA 变化强度图,利用 Otsu 方法 对变化强度图进行阈值分割得到最终的变化检测结果。实验表明：与已有方法相比,该方法的 变化检测精度更高,误检率和漏检率更低。     

自监督对比特征学习的多模态乳腺超声诊断

超声图像的乳腺癌自动诊断具有重要的临床价值。然而,由于缺乏大量人工标注数据,构建高精度的自动诊断方法极具挑战。近年来,自监督对比学习在利用无标签自然图像产生具有辨别性和高度泛化性的特征方面展现出巨大潜力。然而,采用自然图像构建正负样本的方法在乳腺超声领域并不适用。为此,本文引入超声弹性图像(elastography ultrasound, EUS),利用超声图像的多模态特性,提出一种融合多模态信息的自监督对比学习方法。该方法采用同一病人的多模态超声图像构造正样本;采用不同病人的多模态超声图像构建负样本;基于模态一致性、旋转不变性和样本分离性来构建对比学习的目标学习准则。通过在嵌入空间中学习两种模态的统一特征表示,从而将EUS信息融入模型,提高了模型在下游B型超声分类任务中的表现。实验结果表明本文提出的方法能够在无标签的情况下充分挖掘多模态乳腺超声图像中的高阶语义特征,有效提高乳腺癌的诊断正确率。     

基于双重L2稀疏编码的高光谱图像分类

目的 为了有效提高高光谱图像分类的精度,提出了双重L2稀疏编码的高光谱图像分类方法。方法 首先对高光谱图像进行预处理,充分结合图像的空间信息和光谱信息,利用像元的空间连续性,用L2稀疏编码重建图像中每个像元。针对重建的图像数据,依据L2稀疏编码的最小误差和编码系数实现分类。结果 在公开的数据库AVIRIS高光谱图像上进行验证,分类精度为99.44%,与支持向量机（SVM）、K最近邻（KNN）和L1稀疏编码方法比较,有效地提高了分类的准确性。结论 实验结果表明,提出的方法应用于高光谱图像分类具有较好的分类效果。     

基于分水岭分割和稀疏表示的高光谱图像分类方法

近年来,高光谱图像的分类受到了广泛的关注。许多机器学习的方法都在高光谱图像上得到了应用,如SVM、神经网络、决策树等。但光谱图像可能存在“同物异谱”和“同谱异物”的情况,这给高光谱图像的精确分类带来了一定挑战。针对该问题,提出了利用分水岭分割得到的空间信息与稀疏表示来得到更精确的分类结果。首先利用分水岭得到图像区域信息,然后以区域为单位,对每个区域的样本进行分类。在两幅图像上对该方法的有效性进行了验证,结果表明该方法优于其它一些同类方法。     

基于训练字典的遥感图像融合

为了提高多光谱图像与全色图像的融合质量,利用稀疏表示理论,提出了一种基于训练字典的融合算法。该算法对多光谱图像的亮度分量进行亮度平滑滤波（SFIM）得到新的亮度分量,利用图像块随机采样学习得到的训练字典对全色图像和新的亮度分量进行稀疏表示,采用空间频率取大的融合规则对稀疏系数进行融合,通过重构和IHS逆变换得到融合结果。对不同场景、不同卫星的多光谱图像和全色图像进行实验,结果表明,该方法能在提高空间分辨率的同时更好地保持光谱特性。     

整合原始人脸图像和其虚拟样本的人脸分类算法

人脸识别作为最具吸引力的生物识别技术之一,由于会受到不同的照明条件、面部表情、姿态和环境的影响,仍然是一个具有挑战性的任务.众所周知,一幅人脸图像是对人脸的一次采样,它不应该被看作是脸部的绝对精确表示.然而在实际应用中很难获得足够多的人脸样本.随着稀疏表示方法在图像重建问题中的成功应用,研究人员提出了一种特殊的分类方法,即基于稀疏表示的分类方法.受此启发,提出了在稀疏表示框架下的整合原始人脸图像和虚拟样本的人脸分类算法.首先,通过合成虚拟训练样本来减少面部表示的不确定性.然后,在原始训练样本和虚拟样本组成的混合样本中通过计算来消除对分类影响较小的类别和单个样本,在系数分解的过程中采用最小误差正交匹配追踪(Error-Constrained Orthogonal Matching Pursuit,OMP)方法,进而选出贡献程度大的类别样本并进行分类.实验结果表明,提出的方法不仅能获得较高的人脸识别的精度,而且还具有更低的计算复杂性.     

结合超像元和子空间投影支持向量机的高光谱图像分类

目的 高光谱图像包含了丰富的空间、光谱和辐射信息,能够用于精细的地物分类,但是要达到较高的分类精度,需要解决高维数据与有限样本之间存在矛盾的问题,并且降低因噪声和混合像元引起的同物异谱的影响。为有效解决上述问题,提出结合超像元和子空间投影支持向量机的高光谱图像分类方法。方法 首先采用简单线性迭代聚类算法将高光谱图像分割成许多无重叠的同质性区域,将每一个区域作为一个超像元,以超像元作为图像分类的最小单元,利用子空间投影算法对超像元构成的图像进行降维处理,在低维特征空间中执行支持向量机分类。本文高光谱图像空谱综合分类模型,对几何特征空间下的超像元分割与光谱特征空间下的子空间投影支持向量机（SVMsub）,采用分割后进行特征融合的处理方式,将像元级别转换为面向对象的超像元级别,实现高光谱图像空谱综合分类。结果 在AVIRIS（airbone visible/infrared imaging spectrometer）获取的Indian Pines数据和Reflective ROSIS（optics system spectrographic imaging system）传感器获取的University of Pavia数据实验中,子空间投影算法比对应的非子空间投影算法的分类精度高,特别是在样本数较少的情况下,分类效果提升明显;利用马尔可夫随机场或超像元融合空间信息的算法比对应的没有融合空间信息的算法的分类精度高;在两组数据均使用少于1%的训练样本情况下,同时融合了超像元和子空间投影的支持向量机算法在两组实验中分类精度均为最高,整体分类精度高出其他相关算法4%左右。结论 利用超像元处理可以有效融合空间信息,降低同物异谱对分类结果的不利影响;采用子空间投影能够将高光谱数据变换到低维空间中,实现有限训练样本条件下的高精度分类;结合超像元和子空间投影支持向量机的算法能够得到较高的高光谱图像分类精度。     

基于小波变换与局部能量的多聚焦图像融合

本文提出了一种基于区域局部能量的不同聚焦点图像融合方法。本文利用小波分解,将图像分解为低频部分和高频部分,然后选择合适的比例,削弱低频部分,减小低频部分在整个图像能量中所占的比例,相对增大高频部分的比例,再重构图像。对于重构的图像,在空域中使用区域局部能量大小判定的方法,对各幅图像中的目标进行判断,并选择其中的清晰部分生成融合图像。该方法不但适用于多聚焦图像融合,而且还可以应用于特性类似的医学图像的融合。实验结果表明,该方法可以提取出多聚焦图像中的清晰目标,生成的融合图像效果优于Laplacian塔型方法和小波变换方法。