基于压缩感知的自适应正则化磁共振图像重构

当前基于压缩传感理论的正则化磁共振(CS-MR)图像重构算法普遍采用全局正则化参数,不能很好地在保持边缘和平滑噪声方面做出平衡。为此,提出一种自适应的正则化CS-MRI重构算法。结合图像稀疏性和其局部光滑性的先验知识,采用非线性共轭梯度下降算法求取最优化问题,并在迭代过程中自适应地改变局部正则化参数。新的正则化参数可以更好地恢复图像边缘,并且有利于平滑噪声,使代价函数在定义域内具有凸性;同时先验信息包含于正则化参数中,以提高图像的高频成分。实验结果表明该算法能有效权衡恢复图像边缘和平滑噪声两者的关系。     

形态成分正则化约束的图像恢复方法

如何设计能够保持图像纹理等小尺度结构特征的图像恢复方法是目前该领域有待解决的难点问题。由于自然图像往往包含卡通（平滑、边缘）、纹理等多种形态结构成分,很难找到单一有效的正则项对整幅图像进行约束。因此将各形态成分分开处理,建立多形态成分正则化的图像恢复最优化模型。采用交替最小化策略,对相应的多变量优化问题进行数值求解,每一子问题采用TwIST算法进行快速求解。仿真实验结果显示与min-TV和min-l1方法相比,形态成分正则化方法可以较好地保持恢复图像的整体视觉效果及纹理等小尺度结构特征。     

基于二阶广义全变差正则项的模糊图像恢复算法

针对图像去模糊问题, 采用二阶广义全变差作为修复图像的正则项构建恢复模型, 并针对重建模型的高阶与非光滑特性, 给出了基于分裂Bregman 迭代的快速算法. 实验结果表明, 该模型和数值算法能够较好地恢复被噪声和模糊污染的图像, 同时可以很好地保留图像的纹理和细节信息.     

稀疏梯度先验模型的正则化图像复原

传统Lucy-Richardson(LR)算法是一种基于贝叶斯分析的图像复原迭代算法,对高信噪比的退化图像能获得很好的复原结果,但对噪声过于敏感,对低信噪比的退化图像在迭代过程中易造成噪声的放大,虽然有一些正则化方法应用到LR算法中来抑制噪声,但往往容易产生过度平滑的问题。针对这些问题将图像稀疏先验模型作为正则项引入到LR算法中,抑制噪声在迭代过程中的放大。与常规的图像梯度约束算法不同,本文算法中根据模糊图像梯度分布特点的不同提出了可变参数的图像稀疏梯度正则化约束方法,使复原图像的梯度分布参数在迭代过程中更趋近于真实梯度分布,同时通过调整正则项系数可以避免复原图像的过度平滑。实验结果表明,同标准LR算法和常规梯度约束算法相比,本文算法能够实现在抑制噪声放大的同时较好地保留图像的细节。     

基于TVGA正则化的室内运动模糊图像恢复

针对室内环境下相机曝光时间长,被摄目标相对相机运动会产生图像模糊的问题,以室内服务移动机器人为研究背景,提出了一种基于Topkis-Veinott梯度法(TVGA)正则化运动的模糊图像恢复方法。此算法首先采用方向导数法估计出运动模糊方向,同时将图像运动模糊方向旋转至水平轴;然后采用自相关函数平均法确定运动模糊长度,并算出运动模糊点扩展函数(PSF);最后采用改进的TVGA最优化正则参数,进而恢复原始图像。与经典的Wiener法和两种正则化恢复方法进行的比较结果表明,用TVGA法正则化恢复的图像效果较好,不仅较接近原始图像,且易于实现。     

基于PSO自适应正则化参数图像恢复的研究

图像恢复的根本目的是使降质图像趋向于复原或没有噪声影响的理想图像,当前的主要问题是如何在平滑噪声的同时保持图像的边缘和细节.文中提出了基于粒子群优化算法的自适应正则化参数图像恢复算法,与传统方法相比较,实验结果表明,文中方法在恢复效果上要优于传统的正则化方法、Lucy-Richardson 算法和维纳(Wiener)滤波器恢复,明显地克服模糊退化,同时也保护了图像的边缘等细节信息,图像纹路更加清晰,图像质量评价的ISNR好于传统方法.     

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。     

受昆虫复眼系统启发的图像重构算法

虽然基于像素重排列的迭代反投影算法已经在TOMBO模型构建时提出,但是该方法需要大量的迭代次数,同时在噪声平滑效果上还有待于改进。因此一种正则化的迭代反投影算法被提出为该系统重构图像。采用自适应的总变差正则化因子和双边总变差正则化因子来正则化迭代反投影算法。自适应总变差正则化因子根据图像的当前信息来选择参数,因此用该因子正则化后的迭代反投影算法可以在平滑噪声的同时保留高频成分。而双边总变差正则化因子是依据像素点的最邻近领域和次邻近领域来判别该点是否为噪声点,考虑了更多的图像信息,从而可以跨过边缘平滑噪声。同时双边总变差正则化因子可以大大地加速重构的过程。实验是建立在仿生复眼图像上,实验结果证明了这两种正则化的迭代算法的有效性。     

基于结构张量的视频超分辨率算法

针对传统正则化超分辨率（SR）重建模型中,正则化参数选择过大会使重建结果模糊,导致边缘和纹理等细节丢失,选择过小模型去噪能力又不足的问题,提出一种基于结构张量的双正则化参数的视频超分辨率重建算法。首先,利用局部结构张量对图像进行平滑区域和边缘的检测;然后,利用差异曲率对全变分（TV）进行先验信息加权;最后,对平滑区域和边缘采用不同的正则化参数进行超分辨率重建。实验数据显示提出的算法将峰值信噪比（PSNR）提高了0.033～0.11 dB,具有较好的重建效果。实验结果表明：该算法能够有效地提升低分辨率（LR）视频帧重建效果,可应用于低分辨率视频增强、车牌识别和视频监控中感兴趣目标增强等方面。     

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.     

Adaptive variational models for image decomposition

Image decomposition refers to the splitting of an image into two or more components.In this paper,a clean image is separated into two parts:one is the cartoon component,consisting only of geometric structure,and the other is the oscillatory component,consisting of texture.Three parts for noisy image are considered:cartoon,texture,and noise.To better decompose an image,we propose two new variational models.In our models,two adaptive regularization terms are introduced.The two regularization terms are determined by an adaptive function which can discriminate the cartoon and texture of an image automatically.Experimental results illustrate the efectiveness of the proposed models for image decomposition.     

基于图像分解和稀疏表示的多聚焦图像融合

针对多聚焦图像融合中缺乏细节保护和结构不连续的不足,提出了一种基于图像分解的多聚焦图像融合算法.首先,源图像采用卡通纹理图像分解得到卡通部分和纹理部分;其次,卡通部分采用卷积稀疏表示的方法进行融合,纹理部分采用字典学习进行融合;最后,将卡通和纹理部分融合得到融合图像.实验建立在标准的融合数据集中,并与传统和最近的融合方法进行比较.实验结果证明,该算法所获得的融合结果在方差和信息熵上具有更好的表现,该算法能够有效克服多聚焦图像融合中缺乏细节保护和结构不连续的缺点,同时有更好的视觉效果.     

分数阶微分的婴幼儿脑MR图像增强算法

目的 由于传统的分数阶微分算法本质是提高相邻像素点的灰度差,达到增强对比度的作用,但是同时会放大和产生噪声,这容易使婴幼儿脑MR图像的增强效果有限或过增强。为了解决上述问题,提出一种融合非局部均值信息的自适应分数阶微分的婴幼儿脑MR图像增强算法。方法 用平均梯度和大津算法自适应确定分数阶阶数,融合纹理粗糙度确定初始的分数阶阶数。为了进一步抵制噪声等干扰,利用更大邻域的纹理信息,融入非局部思想确定分数阶微分的阶数。最后用最终的分数阶阶数对图像进行滤波,得到最终的增强图像。结果 实验通过信息熵、平均梯度和空间频率指标统计结果证明本文算法具有优越的图像增强性能。信息熵指标能够高出对比算法0.2%~12%,平均梯度指标能够高出对比算法5%~59%,空间频率指标能够高出对比算法6%~59%。结论 本文算法可以在增强纹理细节及抑制分数阶微分引入噪声方面都取得较好的效果。本文算法也适用于普通的模糊图像,具有良好的应用背景。     

红外与可见光图像匹配共性特征增强的新方法

分析了红外与可见光梯度图像的特点,将梯度图像中的可用信息分为低频分量、弱边缘和强边缘三类,通过梯度图像直方图自适应地求取图像增强的非线性变换参数,同时利用区域主方向和梯度方向抑制噪声的增强,采用梯度方向加权的方法增强弱边缘特征。实验结果表明,算法能够提高红外与可见光梯度图像的协方差相关值,增强了图像间对应边缘的一致性,且对噪声有较好的抑制作用。     

Adaptive contourlet-wavelet iterative shrinkage/thresholding for remote sensing image restoration

In this paper, we present an adaptive two-step contourlet-wavelet iterative shrinkage/thresholding （TcwlST） algorithm for remote sensing image restoration. This algorithm can be used to deal with various linear inverse problems （LIPs）, including image deconvolution and reconstruction. This algorithm is a new version of the famous two-step iterative shrinkage/thresholding （TWIST） algorithm. First, we use the split Bregrnan Rudin-Osher-Fatemi （ROF） model, based on a sparse dictionary, to decompose the image into cartoon and texture parts, which are represented by wavelet and contourlet, respectively. Second, we use an adaptive method to estimate the regularization parameter and the shrinkage threshold. Finally, we use a linear search method to find a step length and a fast method to accelerate convergence. Results show that our method can achieve a signal-to-noise ratio improvement （ISNR） for image restoration and high convergence speed.     

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。     

多通道CartoonGAN下的图像风格动漫化

为解决真实图像转换为动漫风格图像出现的参数量大、图像纹理和颜色损失的问题,提出了一种多通道卡通生成对抗网络(MC_CartoonGAN).首先,使用HSCNN+(advanced CNNs for the hyperspectral reconstruction task)和遗传算法重新构建多通道图像数据集,丰富图像信息.其次,利用DenseNet网络进行特征复用减少参数的内存占用率及缓解梯度消失的问题.最后,引入多通道颜色重建损失函数,在保证了生成图像内容完整的情况下,降低了生成图像的颜色损失.实验结果表明,提出的多通道卡通生成对抗网络将真实图像转换成动漫风格图像的质量更优.