自适应全变分图像去噪模型及其快速求解*

在联合冲击滤波器和非线性各向异性扩散滤波器对含噪图像做预处理的基础上,利用边缘检测算子选取自适应参数,构建能同时兼顾图像平滑去噪与边缘保留的自适应全变分模型,并基于Bregman迭代正则化方法设计了其快速迭代求解算法.实验结果表明,自适应去噪模型及其求解算法在快速去除噪声的同时保留了图像的边缘轮廓和纹理等细节信息,得到的复原图像在客观评价标准和主观视觉效果方面均有所提高.     

基于变分PDE的非线性数字混合滤波器

从局部扩散角度分析了经典变分PDE复原模型的不足,给出一种基于全变差模型和调和模型的混合图像复原模型,并导出了相应的数字混合滤波器.该滤波器可以根据图像的局部梯度特征自适应选取滤波器系数,能在去噪的同时保留边缘,并削弱平滑区域的阶梯效应,具有较好的综合性能.针对该混合滤波器,还设计出相应的图像修补和放大算法.大量仿真实验表明,该滤波器可以很好地应用于图像的去噪、修补和放大.     

基于梯度自适应函数的彩色图像变分去噪方法

分析了彩色图像的全变分降噪模型,该模型在降噪的同时可以保持好图像的特征信息,但对于噪声较大的图像具有明显的"阶梯效应".Blomgren的基于梯度自适应函数的去噪模型只能处理灰度图像,因此提出改进的基于彩色图像的梯度自适应函数去噪模型.实验证明,改进的模型有效地解决了"阶梯效应"的发生,提高了模型的去噪能力和边缘保持能力.     

实现自适应边缘增强的P-M模型

P-M模型利用扩散偏微分方程进行图像平滑,通过随梯度自适应变化的扩散系数实现去除噪声的同时保护图像边缘特征,为进一步提高图像视觉效果,希望在图像边缘附近进行逆扩散以增强边缘特征,为此提出了实现自适应边缘增强的P-M模型。该改进模型中的边缘增强作用基于shock滤波器逆扩散方程,通过设置随梯度自适应变化的逆扩散系数而实现。实验结果表明,相比经典P-M模型,改进模型能使去噪后的图像有更好的主观视觉效果,同时峰值信噪比也更高。     

基于自适应耦合局部数字全变分的超分辨重建

如何更好地保持重建图像的边缘信息是当今超分辨率重建技术的一个重要研究课题。针对基于全变分模型的超分辨率重建方法容易产生阶梯效应的不足,利用图像局部模糊熵信息,设计一个表征图像区域结构特征的局部自适应度量函数。利用该函数对全变分模型和超数字化全变分模型进行耦合,进而提出一种基于自适应耦合局部数字全变分模型的超分辨率重建方法。实验结果表明,该方法在保持图像几何边缘结构和消除平坦区域阶梯效应方面能力较强,重建效果较好。     

基于小波阈值和全变分模型的图像去噪

针对小波阈值函数去噪不彻底并且造成图像边缘模糊的问题,提出一种自适应小波阈值和全变分模型相结合的去噪方法。利用小波变换的时频域特性将含噪图像分解得到各维度小波系数,对低频小波系数利用全变分模型去噪,对于高频系数根据不同分解尺度选择不同的最佳阈值去噪,克服了统一阈值的不足,增强了算法的自适应性。理论分析和仿真实验结果表明,所提方法兼顾了小波变换和全变分模型的去噪优点,在有效去除噪声的同时更完整地保留了图像的边缘和细节信息,有较高的结构相似度和峰值信噪比。     

一种基于图像边缘检测的全变分的去噪方法

提出了一种基于边缘检测的全变分图像去噪方法.在利用全变分去噪之前,先用Canny算子检测图像的边缘,对检测出的边缘区域和非边缘区域做标记;然后在边缘和非边缘区域设置不同的均衡系数,利用全变分模型对图像进行去噪.实验结果表明该算法能抑制以往全变分模型方法产生的阶梯效应,具有较好的图像恢复效果.     

基于分数阶偏微分方程的图像去噪新模型

将分数阶微分理论和全变分方法相结合应用于图像去噪,提出了一种基于分数阶偏微分方程的图像去噪新模型。该模型很好地继承了现有的全变分(TV)模型去噪效果与保持图像边缘细节特征的优点,同时利用分数阶微分运算特有的幅频特性优势,较好地保留了图像平滑区域中灰度变化不大的纹理细节。实验结果表明：一方面,与现有去噪方法相比,新模型不仅具有较强的抑制噪声能力,而且能较好地保持图像边缘特征,还能保留更多的图像纹理细节信息,优于常用的整数阶偏微分图像去噪方法;另一方面,从峰值信噪比的对比实验可以看出该模型去噪效果优于其他方法,较好地达到了去噪目的,是一种有效、实用的图像去噪模型。     

基于自适应投影算法的分数阶全变分去噪模型*

为了在图像去噪的同时较好地保持图像的弱边缘和纹理细节,提出基于自适应投影算法的分数阶全变分模型.该模型使用Grünwald-Letnikov分数阶微分替代全变分正则项中的一阶导数,通过将图像投影在全变分球体上以解决分数阶全变分的优化问题.并根据图像的局部信息将图像分为纹理区域和非纹理区域,从而自适应计算投影方法中的软阈值.理论分析和实验均表明,文中方法在去除噪声的同时可以消除块效应,并且能有效保持图像的弱边缘和纹理细节.     

局部自适应混合模型的遥感图像去噪算法

遥感图像的噪声分析和去除作为经典问题一直受到关注并成为遥感图像处理的一个重要研究领域。传统的去噪方法在一定程度上可以去除图像中的噪声,但往往在去噪的同时会使图像的边缘和细节信息模糊化。针对P-M模型在去除遥感图像高斯噪声时所存在的对图像强边缘和细节附近的噪声难以去除,以及ROF模型通常会导致平坦区域出现“假边缘”,甚至会产生块状效应等问题,提出一种基于局部自适应的混合模型。该模型针对图像局部区域所包含纹理信息的不同,自适应地调整约束权函数,使模型在平滑局部区域能更多地发挥P-M模型的特点,而在纹理丰富或边缘区域则更多地发挥ROF模型的特性,使模型在有效地去除高斯噪声的同时,很好地保护了遥感图像中的边缘特征和细节纹理信息。实验结果表明,对相同的高斯噪声所提出的混合模型去噪后图像的SNR较P-M和ROF模型分别提高了3dB和2dB。     

图像平滑的自适应保真全变分模型

提出一种自适应保真的全变分平滑模型,证明其解的稳定性。结合各向同性和全变分的优点,利用扩散系数构造保真项,从而增强图像边缘,该模型根据图像的梯度信息确定门限值进而选择合适的图像平滑方法。在去除噪声和保持边缘的同时避免了“阶梯”效应,实验结果表明,该模型能有效地去除噪声,提高图像的峰值信噪比。     

基于曲率差分的自适应全变分去噪算法

针对整体变分（TV）修复模型易受到梯度的影响而且常常会丢失图像细节信息的缺点,提出了一种基于曲率差分的自适应全变分去噪算法。在联合非线性各向异性扩散滤波器和冲击滤波器对含噪图像做预处理的基础上,通过自适应方式调节正则项和保真项的权重系数,该算法能同时兼顾边缘保留和图像平滑去噪。仿真实验结果表明：与现有的去噪算法相比,该算法在不同强度的脉冲噪声下可以将峰值信噪比提升14%以上,同时将归一均方误差降低43%以上。     

抑制全变分阶梯效应的新方法

全变分去噪算法能够很好地保留图像边缘和细节信息,但在图像平滑区域会产生严重的阶梯效应,而邻域线性回归滤波器可以避免产生阶梯效应。针对这一点,提出一种抑制全变分阶梯效应的新方法。该方法利用改进的高斯函数作为权函数,根据图像不同区域的灰度特性,自适应地调节权值,从而将全变分算法与邻域线性回归滤波有效地结合,达到优势互补,既可以保留图像的边缘信息,又可以抑制平滑区域的阶梯效应。比较了上述三种方法的结果表明,新方法具有更好的复原效果。     

张量场理论在图像去噪中的应用研究

利用张量场能体现图像各个局部的朝向信息的特点,提出利用张量场局部朝向信息控制滤波器对图像进行去噪处理的方法。以达到最大限度地保持图像中原有的边缘、线条等机构信息的目的。实验结果表明,该算法在去除噪声的同时很好地保持了图像中的细节特征,去噪后的图像在峰值信噪比和主观视觉效果上都有显著提高。     

一种基于形态学的小波自适应去噪算法

针对常规的去噪算法会引起图像边缘模糊,而在保留和增强图像边缘时又会影响图像的去噪效果的缺陷,提出了一种基于形态学的小波自适应去噪算法,利用多种结构元复合形态滤波器对噪声图像预处理,然后对处理后的图像采用小波自适应阈值进行二次滤波去噪,最后对图像进行重构得到去噪后的图像.实验表明,该算法能对受不同程度、类型的噪声污染的图像进行有效地的处理,并且在去噪时能保持更多的图像边缘.     

基于非局部总广义变分的图像去噪

针对全变分(TV)模型在去除图像噪声时容易产生阶梯效应的缺点,将二阶总广义变分(TGV)作为正则项应用于全变分模型中可以有效地去除阶梯效应,并且还能够更好地保持图像边缘纹理结构;利用非局部均值滤波算法的思想来构造非局部微分算子,将非局部微分算子应用于总广义变分模型中,综合提出了一种基于非局部总广义变分的图像去噪新模型。新模型充分利用了图像的全局信息进行去噪。实验结果显示了该模型的有效性和优越性。     

基于二维局部均值分解的自适应保真项全变分图像滤噪方法

为了在滤除图像噪声的过程中既保留图像的边缘细节,又对噪声有良好的滤除效果,提出一种基于二维局部均值分解和局部高频能量的自适应保真项全变分图像滤噪算法.首先采用二维局部均值分解算法自适应地将图像分解成从高频到低频不同尺度的成分;然后将其中最高频的成分用于计算局部能量函数,求得自适应保真项参数;最后通过求解最小化能量泛函实现图像噪声滤除.实验结果表明,该算法能较好地保留图像的细节边缘,即使在强噪声下也能较好地对图像平滑区域实现滤噪,解决了其他算法在保留边缘的同时产生的阶梯效应、斑点效应以及边缘附近噪声滤除效果差等问题;且相比于自适应保真项全变分图像滤噪等典型算法,具有更好的鲁棒性与更快的处理速度.     

基于变分的保持特征的有噪图像放大算法

针对图像放大后出现边缘模糊的现象,该文考察了典型边缘的特征,利用整体变分思想,提出了一种基于变分模型的有噪图像放大算法。利用导出的偏微分方程和图像边缘的局部梯度信息,该文算法实施一种自适应非线性滤波处理,能够较好地保持图像边缘锐度,同时有效地去除图像噪声。为了保持图像的特征和细节,文章利用图像的方向导数局部地调整正则系数.理论分析和实验结果皆表明此文算法的有效性。     

CCD扫描噪声建模及自适应滤波算法

为去除图像因扫描引入的电荷耦合器件(CCD)噪声,提出一种基于变窗口的自适应滤波算法。分析CCD主要噪声：散粒,固有和输出噪声的噪声特性,建立CCD扫描噪声模型,根据噪声和边缘处理方式的不同设计了局部和全局自适应滤波器。实验结果表明,该算法具有较好的信噪分离能力,在充分抑制噪声的同时,很好地保持了边缘,提高对比度,视觉效果良好。     

全变分引导图像去噪

引导滤波要求具有良好结构的引导图像进行辅助滤波。当噪声较多时,引导图像中的结构、边缘等遭到破坏,无法提供有效的引导信息,严重影响去噪效果。经典的全变分模型可以得到分片常数图像,具有良好的保持边界和结构的性能,可为引导滤波提供鲁棒的引导信息。为此,结合全变分模型和引导滤波,以噪声图像作为输入,利用全变分模型处理后的图像作为引导图像,而后进行引导滤波,并对上述过程进行迭代处理,以消除全变分模型带来的阶梯效应。实验结果表明,该算法在去除噪声的同时保持更多的细节,同时减轻全变分模型的阶梯效应。