基于截断核范数低秩分解的自适应字典学习算法

针对过完备字典直接对图像进行稀疏表示不能很好地剔除高频噪声的影响,压缩感知后图像重构质量不高的问题,提出了基于截断核范数低秩分解的自适应字典学习算法。该算法首先利用截断核范数正则化低秩分解模型对图像矩阵低秩分解得到低秩部分和稀疏部分,其中低秩部分保留了图像的主要信息,稀疏部分主要包含高频噪声及部分物体轮廓信息;然后对图像低秩部分进行分块,依据图像块纹理复杂度对图像块进行分类;最后使用K奇异值分解（K-single value decomposition, K-SVD）字典学习算法,针对不同类别训练出多个不同大小的过完备字典。仿真结果表明,本文所提算法能够对图像进行较好的稀疏表示,并在很好地保持图像块特征一致性的同时显著提升图像重构质量。     

基于DCT过完备字典和MOD算法的图像去噪方法

文章介绍了一种DCT过完备字典和MOD算法相结合的图像稀疏表示去噪算法。首先将噪声图像分成小图像块,并运用正交匹配跟踪算法（0MP）在图像的初始化DCT过完备字典上对小图像块进行稀疏分解;然后使用MOD字典学习算法对DCT过完备字典进行更新;最后重复该过程以获得图像的稀疏表示并重构图像。试验结果表明：该方法在实现图像去噪的同时,其去噪性能比传统的方法更有优势。     

基于稀疏表示的自适应图像融合方法研究

图像融合是将两幅或两幅以上由不同传感器在同一时间或不同时间获取的关于某个具体场景的图像或图像序列信息融合为一幅图像,使得融合图像更有利于人们分析和理解。基于目前经典的图像融合方法的基础,提出一种新的基于稀疏表示的自适应图像融合算法。首先根据训练的超完备字典将两幅源图像表示为两组稀疏系数,然后根据系数的特征自适应地选取融合规则对系数进行融合,最后由融合系数和字典进行重构得到融合图像。该算法在稀疏表示的过程中能够有效地避免产生块效应且能去除噪声,从而提高图像质量。实验结果表明该方法在主观和客观评价上均优于其他算法。     

基于改进l1范数和稀疏表示的SAR与司见光图像快速融合算法

针对多尺度融合算法中合成孔径雷达(SAR)与可见光图像融合结果目标信息易缺失、对比度不高的缺点,提出了一种基于改进I1范数和稀疏表示的图像融合算法,以有效保留源图像的目标信息.首先对SAR与可见光图像经支持度变换(SVT)分解得到的低频系数进行过完备稀疏融合,采用改进l1范数的稀疏系数融合规则以有效保留源图像目标信息,并进行零均值化处理提高了算法运行效率,然后利用基于区域能量的高频融合规则,最大化保留边缘纹理等细节信息.实验结果证明了该算法的有效性.     

压缩传感及其在医学图像融合中的应用

为适应压缩传感成像技术的发展,降低融合运算对计算资源的需求,提出一种压缩传感域医学图像融合方法.算法利用双树复数小波变换具有的近似平移不变性、多方向的特性,以其作为稀疏分解基对图像做稀疏分解;分解后得到的系数,经由随机抽取哈达码块矩阵生成观测矢量;对得到的随机观测矢量,采用加权平均的方法进行融合;再经梯度投影重构生成融合图像的小波分解系数;最后,由逆双树复数小波变换生成融合后的图像.实验结果表明:所提算法可获得好的融合质量,并提高融合计算效率.     

一种改进小波变换的图像融合方法*

基于压缩感知理论,本研究针对于图像的小波分解系数的特点,提出了一种改进的小波稀疏表示的压缩感知图像融合算法。首先,本算法通过Mallat快速算法对图像进行稀疏分解;然后,利用绝对值最大融合规则对小波系数在压缩域进行融合;最后,使用最小全变分的方法重构融合图像。实验结果表明,该算法具有良好的融合效果。     

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。     

一种根据图像能量调整的图像融合方法

针对传统图像融合算法无法对能量差异较大的图像取得良好融合效果的问题,文中根据图像的能量划分,利用多尺度变换和稀疏表示相结合的方式分解两幅图像的高低频信号,在低频部分自动调整不同能量图像块的稀疏融合规则,并在高频部分加入一致性检验,从而进一步约束对应局部空间能量MSD系数的复合过程,最后通过小波逆变换重构得到融合图像。使用红外图像、医学图像和多聚焦图像分别进行融合性能的验证,并分析稀疏分解层数和窗口步长等条件对融合效果的影响,最终取得该框架下的最优分解方式,获得了具备优秀的主观效果和客观指标的融合图像。实验结果表明,该算法在对任意两种类型传感器获得的图像进行融合时均能获得更加优秀的融合效果,且不仅局限于某两种图像的融合,其在SF,SSIM和EFQI等客观指标上优于传统融合算法和一般多尺度结合稀疏表示的算法。     

基于过完备字典的鲁棒性单幅图像超分辨率重建模型及算法

针对单幅含噪图像的超分辨率重建问题,基于图像在过完备字典下的稀疏表示建立了超分辨率重建模型.该模型中低分辨率字典采用K-SVD算法直接训练,高分辨率字典则由高分辨率图像块与低分辨率字典下的同构的表示系数进行逼近求得;近似的高分辨率图像块通过高分辨率字典乘以表示系数得到,为使重建结果对噪声具有鲁棒性,利用基于稀疏表示的噪声图像恢复的方法由重叠的近似高分辨率图像块求得最终结果.实验结果表明,文中模型无论是主观视觉还是客观评价指标均取得了较好的效果,并验证了模型及算法的有效性.     

基于引导滤波和shearlet稀疏的遥感图像融合算法

针对遥感图像空间分辨率和光谱分辨率不可兼得的情况, 结合多尺度变换与稀疏表示,提出一种shearlet稀疏基与引导滤波共同作用的遥感图像融合算法。以IHS融合模型为基础,利用引导滤波作拟合处理,再用shearlet变换分解亮度图像和全色图像,得到图像的高低频子带系数。 对低频子图进行稀疏化处理并获取最优稀疏系数,稀疏系数以图像块活跃度取大的标准进行替换融合。 基于区域能量和区域方差融合处理对应的高频子图,再利用shearlet反变换获取融合结果。 实验结果表明,本文算法能提高图像清晰度以及光谱保留度,在图像完整度和细节考量上远好于其他算法。     

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。     

基于图像块分类的图像超分辨率重建

针对当前图像超分辨率重建算法中存在的字典单一而导致重建图像质量不佳的问题，提出一种将图像块分类与图像卡通纹理分解相结合的单幅图像超分辨率重建算法。首先，将图像分块，并将图像块分为边缘类、纹理类和平滑类三类，其中纹理类用形态成分分析（MCA）算法分解为卡通部分和纹理部分；然后，对边缘类、卡通部分和纹理部分分别训练高低分辨率字典；最后，求解稀疏系数并与高分辨率字典重建图像块。仿真结果显示，与基于稀疏表示的超分辨率重建（SCSR）算法和单幅图像超分辨率重建（SISR）算法相比，所提算法的峰值信噪比（PNSR）值分别提高了0.26 dB和0.14 dB，表明该算法的重建效果更好，重建图像纹理细节更丰富。     

基于先验约束和统计的图像修复算法

利用基于块匹配（PatchMatch）图像修复算法对破损区域较大且周围既含有几何结构信息又含有丰富纹理信息的图片进行修复时,容易出现纹理延伸现象以及样本块误匹配问题。针对此类问题,在样本块的精确匹配和算法的时效性两个方面进行改进,提出新的图像修复算法。在样本块精确匹配方面,改进算法对图像进行预处理以获得图像的先验信息,并利用先验信息约束算法偏移映射图的初始化,从而转变PatchMatch算法中对图像偏移映射图的全局随机初始化为在先验信息指导下的约束初始化;在像素块匹配过程中,利用均值法和夹角法来判断不同类别像素块的相似度,从而提高样本块的匹配精度。在算法的时效性方面,根据图像相似块的统计性特性,引入直方图统计的方法来减少最终用于修复的样本标签,提高改进算法的时效性。最后,将改进算法用于实例验证,相比原算法,改进算法的运行时间减少了5~10 s,峰值信噪比（PSNR）提高了0.5~1 dB。实例验证结果表明改进算法不但可以有效地提高图像修复的精度,而且提高了图像修复的效率。     

基于形状自适应PCA的三维块匹配图像去噪

三维块匹配法中3-D变换真实信号的稀疏表达能力较弱,针对该问题,提出一种关于图像去噪的三维块匹配(BM3D)改进算法。采用形状自适应的图像块(邻域)代替BM3D算法中的平方窗图像块,对3-D变换处理的形状自适应图像块进行PCA变换。实验结果证明,该算法能够有效去除图像的高斯噪声,提高图像的峰值性噪比和结构相似度,且在保持图像的边缘等细节信息方面性能较好,图像视觉效果有明显改善。     

基于稀疏编码和岭回归的文本图像复原算法

为解决现有稀疏编码方法在文本图像复原中存在的编码码元表述空间有限和计算时间长的问题,提出了一种基于岭回归的稀疏编码文本图像复原方法。首先,该方法在训练阶段使用样本图像块训练出用于稀疏表达的字典,并根据样本图像块和编码码元之间的欧氏距离对样本图像块进行聚类;其次,在局部流形空间构建低质量文本图像块和清晰文本图像块之间的岭回归,实现对编码码元表述空间的局部多线性扩展和快速计算;最后,在测试阶段搜索和低质量文本图像最相近的编码码元,计算出近似的清晰文本图像块,从而避免计算耗时的低质量文本图像块的稀疏编码。实验结果表明,所提算法在恢复的图像质量上相比现有的基于稀疏编码的算法在峰值信噪比上高0.3~1.1 dB,耗时降低了1~2个数量级,为提高文本图像复原质量和提升算法运算速度提供了一种解决方案。     

基于优先权改进和块划分的图像修复

目的 针对基于样本块的Criminisi图像修复算法易发生置信项迅速下降趋于零,使优先权计算公式失效,导致修复顺序错乱造成的修复效果失真问题,以及在搜索匹配块时存在的搜索范围过大,效率过低,易出现匹配到不符合视觉效果的纹理块问题,提出一种基于优先权改进和块划分的图像修复算法。方法 首先重新定义优先权中的置信项,用样本块中的棋盘距离替代原计算公式,保证优先权一直发挥作用,从而减少因修复顺序不合理造成的错误匹配;其次根据图像纹理信息将其自适应划分为不同大小的图像块,使待修复样本块只在具有相似特征的图像块区域内搜索匹配。结果 实验结果表明,新定义的优先权,保证了修复算法的正常进行,改善了修复图像的视觉效果;由图像自适应块划分引导匹配过程,可使匹配在更少的候选块中进行,提高了算法速度。将本文方法与3种全局搜索匹配方法和1种局部搜索匹配方法进行修复结果对比分析,本文方法的修复结果视觉完整性较好,而且修复时间小于其中3种算法。结论 通过改进Criminisi算法优先权中的置信项,避免因其趋于零导致的修复顺序错乱造成的错误累积情况的发生;同时通过改进待修复匹配块的搜索范围,对整幅图像进行自适应块划分,使搜索只在相似块中进行,不仅减少了时间,而且提高了匹配的准确性。本文方法对于自然图像中大面积目标物体移除方面有较好的应用,可获得较满意的修复效果。     

结合小波变换和改进邻域权值的FCM算法

针对改进的模糊C均值聚类算法在进行图像分割时构建的邻域权值函数未能同时考虑空间结构信息和灰度值域信息,而导致对噪声敏感及边缘纹理信息的处理粗糙的问题,提出了一种结合小波变换和改进邻域权值的FCM算法.该算法首先在原始灰度图像的基础上进行小波多分辨率分析的自适应阈值去噪处理;然后在重构图像上结合双边滤波的思想构建一个基于图像块局部空间邻域信息和灰度值域信息的改进邻域权值函数.实验结果表明,该算法比传统FCM算法以及FCM的改进算法有更高的分割精确度,对强噪声更具鲁棒性,图像边缘也更加平整.     

基于场景局部特征的多曝光图像融合

针对现有多曝光图像融合算法得到的图像质量不高以及算法效率低的问题,提出了基于场景局部特征的多曝光图像融合算法。首先,将不同曝光量的图像序列划分为规则的图像块,并且相邻的图像块有一定像素的重叠区域。对于静态场景,根据图像的局部方差、局部可视性以及局部显著性特征这三个指标计算每一个图像块的权重值;对于动态场景,除了应用前面所述的三个局部特征指标外,还需要将局部相似性指标用于动态场景融合过程中以去除运动物体导致的鬼影现象。其次,利用加权求和的方法得到最佳的图像块。最后,将输出的图像块进行融合,并且将图像块重叠区域的像素求平均,从而得到最终的融合结果。选取12组不同自然场景的曝光序列,从主观和客观两方面与现有的基于像素和基于特征的7种算法进行了分析和比较。实验结果表明：无论在静态场景还是动态场景的测试中,所提算法都保留了更多的场景信息,获得了令人满意的视觉效果,同时该算法还保持了较高的计算效率。     

混合鲁棒权重和改进方法噪声的两级非局部均值去噪

传统非局部均值去噪算法采用指数型函数计算相似性权重,不能准确反映图像块之间的相似性;现有两级非局部均值去噪算法对方法噪声的获取以及方法噪声中所含信息的利用不够充分。针对上述问题,提出一种混合鲁棒权重和改进方法噪声的两级非局部均值去噪算法。首先采用一种改进的混合鲁棒权重函数来计算图像块的相似性权重;再利用预去噪后的图像构造新的方法噪声,并与两级去噪框架相结合;最后将提出的混合鲁棒权重函数和改进的方法噪声应用到两级非局部均值去噪方法中。实验结果表明,该算法既能准确地反映图像块之间的相似性,也能充分利用方法噪声的信息,且在去噪性能与结构细节保持能力方面均优于传统算法。