基于OSTU的光照不均匀图像自适应增强算法

针对现有算法在增强光照不均匀图像暗区域时存在亮区域亮度失真的问题,提出了基于OSTU的光照不均匀图像自适应增强算法.首先,将图像的色彩空间由RGB转换至HSV,使用多尺度引导滤波算法计算出V分量的照度分量与反射分量,然后,通过OSTU法计算V分量的最佳分割阈值,根据该阈值设计出自适应调整照度分量不同区域的两条伽马曲线,...     

基于同态滤波与Curvelet变换的钻孔图像自适应增强

针对岩石数字钻孔图像存在的光照不均、图像中岩石表面边缘细节模糊等情况,提出了一种钻孔图像自适应增强算法.对原图进行同态滤波;使用Curvelet变换分解原图与滤波后的图像,对两者的低频子带使用系数直方图匹配算法,将前者与后者的直方图进行匹配,改善光照不均的影响;对原图的高频子带使用自适应的阈值进行滤波,同时利用自适应增强函数进行增强;使用Curvelet反变换重构得到增强后的图像.实验结果表明:算法可以有效地改善钻孔图像光照不均的问题,增强图像中物体的边缘信息,在主观视觉效果和图像客观评价指标上相对于其他算法均有一定优势.     

最大差值图决策的低照度图像自适应增强算法

应用于光照分布不均的低照度图像,传统的图像增强算法会出现色彩失真、亮区过度增强等问题,因此提出一种最大差值图决策的低照度图像自适应增强算法。首先,提出最大差值图的概念,通过最大差值图粗略估计出初始光照分量;然后,提出交替引导滤波的算法,利用交替引导滤波对初始光照分量进行校正,实现光照分量的准确估计;最后,设计了图像亮度自适应的伽马变换,能够根据获取的光照分量自适应调整伽马变换参数,从而在增强图像的同时消除光照不均带来的影响。实验结果表明,增强后的图像有效消除了光照分布不均带来的影响,图像亮度、对比度、细节表现能力和色彩保真度都得到了明显提升,平均梯度提升了1倍以上,信息熵提升了14%以上。由于提出的算法对光照分量估计准确,自适应伽马变换针对低照度图像进行了优化,因此,对于夜间等弱光源条件下的彩色图像具有十分有效的增强效果。     

煤矿井下非均匀照度图像去噪研究

煤矿综采工作面空间小、照明环境复杂多变,采煤过程中伴随着大量的粉尘、大雾,导致采集的图像出现曝光、细节特征减弱等问题,难以对井下照明区域光照强度过大的图像进行有效的特征提取。针对上述问题,提出了一种煤矿井下非均匀照度图像去噪算法。首先,将视频截取为图像,判断图像是否需要进行光照抑制,将需要进行光照抑制的RGB图像拆分通道,并计算每个通道的光照调节因子,实现图像的整体光照调节;然后,将未进行整体光照抑制的图像和经整体光照抑制的图像进行反射分量提取,即将输入的图像转换为HSV空间图像,使用单尺度Retinex(SSR)算法对V通道图像中的光照分量进行单独处理,将V分量中的入射分量去除,保留反射分量,并对反射分量使用直方图均衡算法实现光照均衡化处理;最后,使用基于引导滤波的暗通道先验算法对经过光照处理后的图像进行去雾处理,并使用伽马校正函数重新调节亮度不均的图像。主观评价结果表明：提出的煤矿井下非均匀照度图像去噪算法有效抑制了因光照导致整体亮度较高的问题,且由于大雾、粉尘等因素导致图像模糊的部分更加清晰,图像的细节特征更加突出。采用信息熵、均值、标准差、空间频率4种评价指标对提出的算法效果进...     

单通道散焦模糊置换图像的盲分离

针对一类散焦模糊置换图像,提出一种基于参数估计的单通道盲分离新方法。该方法基于散焦模糊置换图像的频域特性估计出散焦模糊半径,采用Lucy-Richardson(L-R)算法对置换图像进行盲复原,并通过定义像素梯度绝对值和来对复原产生的振铃效应进行评价,根据评价结果进行分类估计出置换混合矩阵,从而完成置换源图像子块的分离。实验结果表明,针对经历不同置换操作的散焦模糊置换图像,该方法均能获得较好的分离效果,同时,对高斯噪声和有损JPEG压缩都具有较好的鲁棒性。     

一种基于倒谱相关特性的散焦模糊图像复原方法

由于设备环境、人为因素等诸多原因造成的散焦退化图像,在天文、交通、医疗等众多领域的实际应用效果受到较大程度的影响.针对散焦模糊图像的盲复原技术进行研究,以探索一种较好的散焦模糊图像盲复原方法.在退化图像的复原过程中,点扩展函数(Point spread Function)的参数估计最为关键.因此,文中提出的散焦模糊图像复原方法,基于频域倒谱及其相关特性.进行散焦模糊图像的PSF估计.通过仿真实验表明,该算法可以较为准确地估计出散焦模糊图像的模糊半径,实验证明了估计结果的准确性以及对模糊图像恢复的有效性.可以得出结论:利用倒谱相关性对散焦模糊图像进行肓复原,是一条切实可行的研究路线.     

基于循环神经网络的散焦图像去模糊算法

近年来,基于深度学习的运动模糊去除算法得到了广泛关注,然而单幅散焦图像去模糊算法鲜有研究。为针对性地解决单幅图像的散焦模糊问题,提出一种基于循环神经网络的散焦图像去模糊算法。首先级联两个残差网络,分别完成散焦图估计和图像去模糊;随后,为了保证散焦图和清晰图像的深度特征可以更好地跨阶段传播以及阶段内相互作用,在残差网络中引入LSTM（long short-term memory）循环层;最后,整个残差网络进行了多次迭代,迭代过程中网络参数共享。为了训练网络,制作了一个合成散焦图像数据集,每一张散焦图像都包含对应的清晰图像和散焦图。实验结果表明,该算法相较于对比算法在主客观图像质量评价上均有显著优势,在复原结果中具有更锐利的边缘和清晰的细节。对于真实双像素图像散焦模糊数据集DPD,该算法相比DPDNet-Single在峰值信噪比（PSNR）和结构相似性（SSIM）上分别提高了0.77 dB、5.6%,因此所提方法可以有效处理真实场景散焦模糊。     

一种矿井图像增强算法

针对煤矿井下视频监控系统采集图像对比度低、光照不均、伴有大量噪声等问题,提出一种基于加权引导滤波同步去噪的单尺度Retinex算法对矿井图像进行增强。该算法首先采用加权引导滤波代替单尺度Retinex算法的高斯滤波对图像的低频分量进行照度估计,然后采用加权引导滤波对图像的高频分量进行去噪处理,最后由对数域转换到实数域得到增强后的图像。通过主观视觉效果和客观质量评价对该算法进行验证,结果表明该算法较传统图像增强算法可获得更好的图像视觉效果,且图像处理速度更快。     

改进Retinex-Net的低光照图像增强算法

针对Retinex-Net存在噪声较大、颜色失真的问题,基于Retinex-Net的分解-增强架构,文中提出改进Retinex-Net的低光照图像增强算法.首先,设计由浅层上下采样结构组成的分解网络,将输入图像分解为反射分量与光照分量,在此过程加入去噪损失,抑制分解过程产生的噪声.然后,在增强网络中引入注意力机制模块和颜色损失,旨在增强光照分量亮度的同时减少颜色失真.最后,反射分量和增强后的光照分量融合成正常光照图像输出.实验表明,文中算法在有效提升图像亮度的同时降低增强图像噪声.     

基于新成像模型的水下图像增强

光在水中传播时会受到水体的吸收和散射作用,从而导致水下图像整体模糊、颜色失真。针对这些问题,提出一种基于新成像模型的水下图像增强算法,该模型是针对光照不均问题通过对典型的水下成像模型进行改进得出的。另外通过分通道处理,解决了暗原色先验不适用于水下图像的问题。最后在去除后向散射噪声的同时对图像颜色进行校正。实验对比结果表明,该方法能较为有效地解决后向散射噪声和颜色失真问题并适用于光照不均的情况。     

由粗到精的虹膜图像离焦模糊评价方法

离焦模糊评价在虹膜识别系统中尤为重要。传统的方法是通过频谱分析测量虹膜图像的离焦模糊程度,这类方法容易受到光照变化以及睫毛和眼皮等噪声区域的影响。提出了一种由粗到精的虹膜图像离焦模糊评价方法。第一步,通过频谱分析去除严重模糊的虹膜图像,进行虹膜图像离焦模糊粗分类。第二步,通过方向金字塔分解,提取虹膜图像的质量特征。在人工合成的离焦模糊虹膜图像数据库中,利用径向基神经网络建立起质量特征与质量等级间的对应关系。通过建立起的模型进行实际的虹膜图像离焦模糊等级预测,以及虹膜图像离焦模糊精分类。在Clarkson数据库上的实验结果证明了该方法不仅可以准确区分清晰图像和离焦模糊图像,而且相比于传统的虹膜图像离焦评价方法更接近于人的视觉感知。     

结合稀疏表示和概率潜在语义的图像模糊度评价

目的 图像的模糊度评价是客观图像质量评价的一种,主要用来衡量图像信号经过成像系统或处理算法后的降质程度,其在图像获取、传输、分析以及图像处理系统或算法评价等领域有着广泛的应用。针对目前图像模糊度评价方法没有考虑人类视觉系统的无监督学习和层次化特征提取的特性,本文将图像稀疏表示和利用概率潜在语义提取图像主题相结合,提出基于稀疏表示和概率潜在语义的图像模糊度评价算法。方法 该算法在图像稀疏表示的基础上,通过概率潜在语义方法分别提取清晰训练图像和待测图像的主题,以待测图像潜在主题与清晰图像平均潜在主题之间的相似性作为模糊度评价的依据。主要过程分为3个阶段:词典构建阶段、训练学习阶段和模糊度评价阶段。词典构建阶段的目的是通过样本学习获得图像稀疏表示的词典;训练学习阶段的目的是采用概率潜在语义的方法获得训练图像的平均主题;模糊度评价阶段的目的是通过待测图像的潜在主题与训练图像的平均潜在主题的相关系数来计算图像的模糊程度。结果 在仿真图和公共测试数据库上与典型算法的比较实验表明:本文算法在单调性、抗噪性以及视频质量专家组制定的5个评价指标上都取得了较好的效果,其中Pearson相关系数和Spearman秩相关系数分别为0.995 6和0.993 4。结论 本文根据人类视觉系统具有无监督学习和层次化特征提取的特点,以待测图像潜在主题与清晰图像平均潜在主题之间的相似性作为模糊度评价的依据,提出了一种新的基于稀疏表示和概率潜在语义的图像模糊度评价方法。实验结果表明该方法能够对图像的模糊度进行较准确的评价,并且结果与人的主观评价结果一致。     

一种虹膜图像质量评价的方法

虹膜图像质量是影响虹膜识别系统精度的关键。从序列图像中挑选出符合要求的虹膜图像能有效地降低识别系统的拒识率和误识率。这里按照产生虹膜图像奇异的不同情形：失焦、运动模糊、眼睑遮挡及睫毛遮挡,充分利用虹膜自身的纹理分布特点,在算法中引入了评价区域局部化、小波包分解和能量加权等思想,分别设计相应算法加以评判。实验结果表明该评价方案快速有效,其评价结果和人眼主观评价相吻合。     

离焦模糊图像的盲复原算法

针对离焦模糊图像,提出了一种盲复原算法。该算法首先利用Hough变换检测出离焦图像中的直线边缘,然后基于图像的空域统计特性和修正的Grubbs检验法,定位出阶跃或近似阶跃直线边缘,在此基础上自适应计算出线扩散函数,最后利用线扩散函数求取离焦模糊半径,进而用Wiener滤波完成了图像的复原。实验结果表明,对真实的离焦模糊图像,该算法能够准确地检测和定位出阶跃或近似阶跃边缘,提高离焦模糊半径的鉴别精度和图像的复原效果,已在实际刑侦取证工作中获得较为成功的应用。     

基于四元数小波变换的清晰度评价

针对当前各种图像清晰度评价方法在清晰度判别过程中单调性和区分度不够以及适用范围较小的问题,提出了一种基于四元数小波变换（QWT）幅值与相位的图像清晰度评价方法。该算法通过四元数小波变换将图像从空间域变换到频率域,对得到的四元数小波变换系数进一步计算之后获得低频子带与高频子带的幅值与相位信息,求得低频子带幅值各方向的梯度之后与对应方向的相位相乘求和,最终得到两个清晰度指标值。采用该算法与多种现有算法对不同内容的图像、不同程度模糊的图像以及含有不同程度噪声的图像进行清晰度评价实验：相对于现有算法,所提算法在对上述多种图像的清晰度评价中都保持着很好的单调性与区分度。实验结果表明,所提算法不但克服了现有算法在单调性与区分度上的不足,而且所提清晰度评价指标可以应用在图像处理中。     

一种基于同态滤波原理的井下光照不均图像处理方法

传统的同态滤波函数基于高通滤波函数设计,采用该同态滤波函数处理的光照不均图像较暗。根据传统低通滤波器在截止频率半径为5时的图像滤波结果,得出导致图像光照不均现象的主要区域为半径5以内的低频区域的结论;介绍了一种新型同态滤波器的设计过程,进而提出一种基于同态滤波原理的井下光照不均图像的处理方法。该方法采用传统低通滤波函数抑制低频分量,采用传统高通滤波函数增强高频分量;对图像低频分量范围进行细化,对不同的低频分量采用不同的处理方法,即抑制低频分量抑制半径以内的低频分量,使低频分量抑制半径与高频分量增强半径之间较低频率范围内的低频分量基本保持不变,避免了过度抑制低频分量。测试结果表明,该方法在有效处理井下图像光照不均现象的同时避免了对图像整体亮度的过度削弱,效果较好。     

面向真实水下图像增强的质量评价数据集

目的 由于光在水中的衰减/散射以及微生物对光的吸收/反射等影响,水下图像通常存在色偏、模糊、光照不均匀以及对比度过低等诸多质量问题。研究人员对此提出了许多不同的水下图像增强算法。为了探究目前已有的水下图像增强算法的性能和图像质量客观评价方法是否适用于评估水下图像,本文开展大规模主观实验来对比不同水下图像增强算法在真实水下图像数据集上的性能,并对现有图像质量评价方法用于评估水下图像的准确性进行测试。方法 构建了一个真实的水下图像数据集,其中包含100幅原始水下图像以及对应的1 000幅由10种主流水下图像增强方法增强后的图像。基于成对比较的策略开展水下图像主观质量评价,进一步对主观评价得到的结果进行分析,包括一致性分析、收敛性分析以及显著性检验。最后将10种现有主流的无参考图像质量评价在本文数据集上进行测试,检验其在真实水下图像数据集上的评价性能。结果 一致性分析中,该数据集包含的主观评分有较高的肯德尔一致性系数,其值为0.41;收敛性分析中,所收集的投票数量与图像数量足够得到稳定的主观评分;表明本文构建的数据集具有良好的有效性与可靠性。此外,目前对比自然图像的无参考图像质量评价方法并不适用于水下图像数据集,验证了水下图像与自然图像的巨大差异。结论 本文构建的真实水下图像数据集为未来水下图像质量客观评价方法以及水下图像增强算法的研究提供了参考与支持。所涉及的图像以及所有收集的用户数据,都在项目主页(https://github.com/yia-yuese/RealUWIQ-dataset)上公开。