基于快速收敛Grabcut的目标提取算法

为了加快Grabcut算法的收敛速度,提出了一种降低原图像分辨率以加快收敛速度的算法.该方法将原始图像的分辨率降低,在缩小图像上迭代Grabcut算法,使得收敛速度得到极大地加快.将收敛获得的目标区域作为原始图像初始值,并再次使用Grabcut算法,从而获得了目标的细节信息.从理论上证明了在降低分辨率图像上使用Grabcut算法,其Gibbs能量单调递减方向与在原图像上一致.同时实验结果表明了该算法收敛速度快,且目标提取的效果和原始的Grabcut算法相当.     

基于小波变换的GrabCut图像分割

研究 GrabCut 是以迭代能量优化算法为基础,以颜色和纹理为特征,从背景图像中提取出目标的图像分割算法。但该方法速度较慢,为了达到实时应用的目的,提出了一种基于小波变换的 GrabCut 图像分割方法。该方法首先对原始图像进行小波变换的图像压缩,使得原始图像的分辨率降低,然后在压缩后的图像上迭代GrabCut算法,最后将收敛获得的目标区域作为原始图像初始值,再次使用GrabCut算法在原始图像上进行迭代,从而提取出目标。实验结果证明该算法提高了图像目标的提取速度,并保持图像目标的特征基本不变。     

Simplex噪声区域中目标特征的对抗攻击算法

针对当前黑盒环境中,主流的图像对抗攻击算法在有限的目标模型访问查询次数条件下攻击准确率低的问题,提出一种基于目标特征和限定区域采样的目标攻击算法.首先根据原始图像和目标图像生成初始对抗样本;然后在Simplex-mean噪声区域中进行扰动采样,并根据对抗样本和原始图像差异度以及目标特征区域位置决定扰动大小;最后将扰动作用于初始对抗样本中,使新的对抗样本在保持对抗性的同时缩小与原始图像的差异度.以常见的图像分类模型InceptionV3和VGG16等为基础,在相同的目标模型访问查询,以及与对抗样本和原始图像的l₂距离小于55.89的条件下,采用BBA等算法对同一图像集和目标集进行攻击.实验结果表明,在同样的目标模型访问查询和l₂=55.89的限制条件下,不超过5 000次目标查询时,在InceptionV3模型上该算法的攻击准确率比同类攻击算法提升至少50%.     

基于分水岭算法的空间目标图像分割方法

自然背景复杂的纹理特征,使得自然背景下人造目标的分割变得困难.为了从空间背景下精确分割出人造目标,基于分水岭算法,结合形态学重建和分形理论,提出了一种改进的图像分割方法.首先利用形态学开闭重建运算对原始图像的形态学梯度图像进行重建,其次在原始图像中利用人造目标和空间背景的分形特性差异对目标进行标记,最后对重建后的图像采用分水岭算法进行分割,将包含标记的区域提取出来并进行合并,从而将人造目标提取出来.仿真结果表明了方法的有效性.     

基于线阵相机的高速小目标提取算法研究

线阵相机在成像背景亮度不均匀的情况下,捕捉到的动态目标对比度低、难以识别;首先分析对比了几种灰度阈值分割算法处理原始图像的有效性,在对原始图像灰度直方图的特征进行充分分析之后,提出了基于直方图差分法的阈值分割算法,对原始图像进行二值化处理;然后分析对比了几种滤波算法的图像去噪效果,并选择采用形态学平滑处理算法去除图像噪声,再进行飞行物图像轮廓提取;最后由质心定位算法确定飞行物图像中心坐标,实现了对视野暗区内高速小目标的快速提取;进行多组实验对算法的有效性进行验证,结果表明飞行物图像得到了有效增强,定位结果符合实际情况,算法运行效率高,证明了该算法在基于线阵相机的高速小目标提取中具有应用价值。     

红外图像全局和局部对比度增强的非线性增益法

提出一种基于模拟退火算法和离散平稳小波变换增强红外图像全局和局部对比度的非线性增益算法.基于原始红外图像的灰度直方图提出一种判据,利用该判据判断原始红外图像的对比度类型,以指导模拟退火算法的搜索方向和初值的选取;并利用模拟退火算法优化非线性灰度变换参数,实现对图像进行全局对比度增强.对全局增强后的图像进行离散平稳小波变换,分别对各个分解层的高频子带利用所提出的非线性增强算法进行细节增强.实验结果表明,该算法在有效地提高红外图像整体对比度的同时,能突出红外图像中目标的细节部分信息,在视觉质量上优于传统的直方图均衡法、反锐化掩膜法等.     

小样本红外图像的样本扩增与目标检测算法

深度卷积神经网络模型在很多公开的可见光目标检测数据集上表现优异, 但是在红外目标检测领域, 目标 样本稀缺一直是制约检测识别精度的难题. 针对该问题, 本文提出了一种小样本红外图像的样本扩增与目标检测算 法. 采用基于注意力机制的生成对抗网络进行红外样本扩增, 生成一系列保留原始可见光图像关键区域的红外连 续图像, 并且使用空间注意力机制等方法进一步提升YOLOv3目标检测算法的识别精度. 在Grayscale-Thermal与 OSU Color-Thermal红外–可见光数据集上的实验结果表明, 本文算法使用的红外样本扩增技术有效提升了深度网 络模型对红外目标检测的精度, 与原始YOLOv3算法相比, 本文算法最高可提升近20%的平均精确率(mean average precision, mAP).     

基于机器视觉的心脏医学图像处理研究

针对医学心脏图像中信息提取过程复杂、信息量大而且信息量处理时间复杂度高,采用机器视觉的方法,提出一种新的心脏图像处理办法,该方法主要通过4个阶段的4个不同算法来处理心脏医学图像.首先采用平滑算法去心脏图像处理,去除噪声;其次采用滤波算法对图像进行分析,找出目标区域;再采用加权增强算法得到目标区域的图像特征,找出图像的基本轮廓;最后采用图像还原算法再建原始心脏图像的彩色图像.实验结果表明,基于机器视觉的心脏医学图像处理算法能够准确提取相关的数据信息,在限定的时间复杂度下得到较好的结果.     

一种基于Bayesian的图像分类算法

提出了一种基于Bayesian的图像分类算法,该算法首先从原始数字图像出发,通过分析图像的特征分布特点,对图像的局部区域扫描分析,然后抽取目标图像的特征元素,得到其颜色、纹理、形状等特征,最后利用Bayesian分类器来实现图像的快速自动分类.实验结果表明,该算法能够有效提取图像的局部特征,从而快速、准确地实现图像分类.     

基于非脊点下降算子的多尺度骨架化算法

骨架是目标表示的一种重要方式.提出了一种基于区域标记直接从灰度图像中提取的骨架的新算法.算法对脊点概念作了补充撰述,组合利用了目标的轮廓与区域信息,采用了层次化的处理策略,适用于稳健地提取规则和不规则目标完整的多尺度骨架.所提取的骨架彼此连通、单像素宽并与原始图像拓扑一致.将算法应用于实际图像,检测到了与人视觉感知相一致的目标骨架.     

改进的Criminisi图像修复算法研究

针对Criminisi算法存在的优先权函数不可靠,匹配块遍历搜索时间复杂度大,以及选取匹配块时相似度函数不准确的问题,提出了一种改进的Criminisi图像修复算法。该算法改进了优先权计算公式,引入了方差差值项,增强了对图像结构部分的辨别能力。在搜寻最佳匹配块时,引入一个比例系数,从而有效缩短了匹配块寻求时间,降低时间复杂度。且定义了新的待修复块与匹配块之间的相似度函数。通过实际修复实验证明,改进后的Criminisi算法的修复结果更加可靠和有效。     

一种改进的基于样本块的目标移除方法

图像修补的目的是对指定的区域进行修补,填补该区域的信息,并且要求最终图像的原有区域与填补区域间的过渡自然,尽量减少人工痕迹。Criminisi曾提出一种基于样本块的图像修补方法,这种方法不仅适用于对数字图像中的大面积破损区域进行修补,而且可以用于移除图像中不想要的目标物。对Criminisi的方法进行改进,在计算优先权时增加多个已知像素的梯度信息,并且用加法代替乘法防止了快速衰减,对于一些比较特殊的图像,通过改变修补顺序提高修补效果。大量实验结果表明,与Crimini-si的方法相比,该方法能够取得更好的视觉效果。     

一种改进的基于样本的图像修复方法

分析了Criminisi等人提出的基于样本的图像修复算法,针对其在计算修复块优先级时存在的一些不足,提出一种改进的基于样本的图像修复方法,通过基于TV模型的分解算法将待修复图像分解为结构图像和纹理图像,利用结构图像来计算修复块的优先级,使得优先级的计算更加准确。实验结果表明该方法对图像结构边缘的修复有明显的改善。     

基于改进Criminisi算法的地基云图修复方法

全天空成像仪（Total sky imager,TSI）对天空进行观测时,设备的结构特点会使采集到的云图信息不完整,对图像的分析造成不利影响。针对Criminisi算法修复地基云图所造成修复顺序发生错误、图像不连续以及匹配块遍历搜索时间复杂度大的问题,本文提出了一种基于改进Criminisi算法的地基云图修复方法。该算法改进了优先权计算公式,引入地基云图独特的红蓝比特征作为置信项,使得含有更多信息的像素块具有更高的优先级,在搜索匹配块的过程中,基于启发信息选择匹配区域的大小,避免了搜索到离待修复块较远的相关性较低的匹配块,也有效缩短了匹配块搜索时间,降低了算法的时间复杂度。实验结果表明,改进后的Criminisi算法具有较好的图像修复效果,且降低了时间复杂度,提高了修复效率。     

划分特征子区域的图像修复算法

为了解决含有丰富纹理信息和复杂结构信息的大破损区域中的缺失信息修复的问题,提出了一种划分特征子区域的图像修复算法。首先,根据图像中包含的不同特征,运用特征公式进行特征提取,再通过统计特征值划分特征子区域,提高了图像修复的速度;其次,在原Criminisi算法的基础上改进了优先级的计算,通过增大结构项的影响,避免结构断裂的产生;然后,通过目标块和其最佳邻域相似块共同约束样本块的选取,确定最佳样本块集;最后,利用权值分配法合成最佳样本块。实验结果表明,所提算法相比原Criminisi算法,其峰值信噪比（PSNR）提升了2~3 dB,相比基于稀疏表示的块优先权值计算的算法,其修复效率有明显的提高。所提算法不但适用于一般小尺度的破损图像的修复,而且对于含有丰富纹理信息和复杂结构信息的大破损图像的修复效果也更佳,并且修复后的图像更加符合人们视觉上的连通性。     

利用纹理和边缘特征的Criminisi改进算法

针对Criminisi算法在图像修复过程中易将纹理部分误认为边缘部分,造成修复顺序偏差而影响修复效果的不足,充分利用图像的纹理结构特征和边缘结构特征,引入差别因子,改进优先权模型,以增强对结构部分的辨别能力,并通过采用新型的搜索方式来克服在修复过程中易产生瑕疵点的不足来完善修复效果。实验结果表明,改进算法较好地克服了原算法所存在的纹理延伸等不足,保持了修复内容的线性结构,其峰值信噪比相比于原算法提高了23 dB,具有更好的视觉效果。     

基于改进Criminisi算法的图像修复

针对Criminisi算法难以获得理想的修复效果,且存在修复时间过长等缺陷,提出一种改进Criminisi算法的图像修复算法。改进优先权计算方式找到最优待修复块,完善最优匹配块搜索策略,找到最优匹配块,采用新的置信值更新方式以获得更为理想修复效果,通过仿真实验测试算法性能,结果表明,相较于Criminisi算法,改进Criminisi算法不仅获得了较理想的图像修复效果,而且大幅度减少了修复时间,提高了图像修复的效果。     

基于聚类分割和纹理合成的图像修复改进算法

Criminisi提出的基于样本的图像修复技术需要在整幅图像中遍历样本,代价太大,并可能因选择错误的样本,不断迭代更新后而导致错误信息累积,使修复结果出现较大的偏差。同时,考虑到Criminisi算法中优先权函数的计算失误可能导致修复结果中出现结构失真,由此提出一种基于聚类分割和纹理合成的图像修复改进算法,将目标样本块的搜索限定在与源样本块所覆盖的类别一致的区域当中。在像素点优先权计算中,引入该像素点邻域灰度梯度差值信息,提出更为合理的优先权计算公式,以最大限度保证复杂场景中边缘优先传递,并在置信度更新项中有差别地对待新填充像素点。通过实验证明,改进算法不仅解决了Criminisi算法可能存在的结构偏差延续问题,修复视觉效果更加符合人们的主观感受,而且大大缩短了修复时间。     

改进的Criminisi图像修复算法

针对Criminisi等人提出的基于样本的图像修复算法在确定匹配块大小时存在的一些不足,提出了一种改进的基于样本的图像修复算法。该算法根据样本的纹元大小确定其匹配块大小,使得匹配更为准确,并利用多级合成提高修复效果,弥补了Criminisi算法修复时出现的结构断裂缺陷。实验结果表明,该方法在修复强结构纹理图像时有很好的效果。     

Image inpainting algorithm based on TV model and evolutionary algorithm

With the development of modern image processing techniques, the numbers of images increase at a high speed in network. As a new form of visual communication, image is widely used in network transmission. However, the image information would be lost after transmission. In view of this, we are motivated to restore the image to make it complete in an effective and efficient way in order to save the network bandwidth. At present, there are two main methods for digital image restoration, texture-based method and non-textured-based method. In the texture-based method, Criminisi algorithm is a widely used algorithm. However, the inaccurate completion order and the inefficiency in searching matching patches are two main limitations of Criminisi algorithm. To overcome these shortcomings, in this paper, an exemplar image completion based on evolutionary algorithm is proposed. In the non-textured-based method, total variation method is a typical algorithm. An improved total variation algorithm is proposed in this paper. In the improved algorithm, the diffusion coefficients are defined according to the distance and direction between the damaged pixel and its neighborhood pixel. Experimental results show that the proposed algorithms have better general performance in image completion. And these two new algorithms could improve the experience of network surfing and reduce the network communication cost.