基于邻域一致性的数字X射线图像局部快速修复算法

针对工业X射线扫描图像中存在微小异物及裂缝缺陷的特点,提出了一种基于邻域一致性的数字X射线图像局部快速修复算法。通过分析图像中封闭的连通区域的大小,设置蒙板并记录其坐标,采用从外到内、由粗到精的非迭代修复方法完成对扫描图像背景的修复过程。实验结果表明,与传统FOE和PDE修复方法相比,该算法在保证修复效率的前提下提高了图像的修复质量。     

基于双十字曲率驱动扩散模型的图像修复算法

当前各种基于曲率驱动扩散(CDD)模型的图像修复算法在修复待修复点时均只利用了其邻域中的4个点的参考信息,使修复后的图像边缘过渡不自然且修复精度不够高。针对以上问题,提出了基于双十字CDD的图像修复算法。该算法在充分利用原始CDD算法中4个邻域点的参考信息得到待修复点的修复像素值的基础上,再利用新引入的4个点的参考信息得到一个新的修复像素值,并将这两个修复像素值进行加权平均得到最终的修复像素值。最后,将提出的算法和原始的CDD算法以及改进的CDD算法用于实例验证,其结果表明,新提出的算法在不增加算法时间复杂度的条件下,使得图像边缘过渡更加自然,修复精度得到了有效提高。     

改进的规范化卷积图像修复算法

规范化卷积算法可用来处理离散、孤立丢失数据的修复,但针对大量数据连续缺失的图像修复效果不佳,为此设计了像素的邻域滤波器,提出一种改进的基于规范化卷积的图像修复算法.首先设定由待修复区域边界向区域内部逐步扩散的修复顺序;然后为每个待修复像素关联一个置信度,并根据修复的先后顺序从高到低进行赋值,即最后修复的像素置信度取值最小;最后根据像素值和置信度进行插值,修复缺失的图像信息.实验结果表明,该算法是一种实用的图像修复算法,可实现图像连续块状区域信息丢失的修复,并可得到良好的修复效果.     

局部投影可分离的高光谱图像异常检测

针对高光谱异常检测中临近异常像素相互干扰和背景地物复杂的问题,提出基于局部投影可分离的高光谱图像异常检测算法.在归一化的数据中,将待测像素光谱作为参考光谱,构造目标子空间,然后把邻域背景像素投影到该子空间,用投影后向量模值构造异常度计算式.最后将检测到的异常与全局主要背景地物进行比对,肖除部分虚警.利用HyMap高光谱数据进行仿真实验结果表明,本文算法具有克服背景复杂性和干扰点的影响,尤其对异类干扰点的抑制效果更佳.     

基于偏微分方程的低剂量CT投影降噪算法

低剂量CT图像由于采用了较低的X射线放射剂量,大大降低了辐射对人体的危害,但由此带来的问题是投影数据受噪声污染严重,从而导致了重建图像质量的降低。针对上述问题,在基于偏微分方程的基础上,提出一种改进的投影域降噪算法。该算法在各向异性扩散方程的基础上,利用局部熵可以有效地反映图像局部特征的特点,来控制扩散的程度。实验结果表明,新的算法在提高重建图像信噪比的同时更好地保持了图像的细节和边缘信息。     

改进的整体变分法在图像修复中的应用

提出了一种改进的整体变分法并且将其应用于图像修复中。在修复的过程中考虑图像破损区域外部参考像素和待修补点的相关度,再利用图像破损区外部参考像素信息从破损区域的边缘逐步地向破损区域内部进行扩散,从而达到图像修复的目的。仿真试验表明,改进后的算法与原方法相比图像边缘过渡更加自然,修复效果得到改善。     

基于折射角的稀疏投影角度相衬CT图像重建

已有基于X射线吸收衬度机制的计算机断层成像( CT)技术很难对由轻元素构成的弱吸收物质进行高质量成像。 X射线相位衬度CT成像是对弱吸收物质具有超高分辨率的一种CT技术,但该技术成像时间长、所需X射线辐射剂量大,不利于临床推广应用,因此,研究稀疏投影角度条件下的X射线相位衬度CT图像重建问题,基于压缩感知图像重建理论,使用折射角信息减少X射线辐射剂量,提出一种X射线相位衬度CT图像重建算法。实验结果表明,与滤波反投影算法相比,该算法在稀疏投影角度下可以得到较高质量的重建图像,在实际数据实验中能获得较高的峰值信噪比和数值准确性。     

基于加权方差的煤矸石X射线图像分形维数最优估计算法

传统方法对于煤矸石X射线图像分形维数估计存在单层次缺陷,提出了基于加权方差的煤矸石X射线图像分形维数最优估计方法。由局域窗口特征检测方法获取图像的二维边缘像素特征分量,取其最大值构成图像采集的像素特征量,实现对图像的特征分解。在此基础上,提取二值化图像边缘轮廓特征量,采用包络轮廓线分割方法超分辨融合煤矸石X射线图像,建立煤矸石X射线图像的模板匹配模型。采用多层次纹理重建方法,获取图像的活动轮廓多层次分布集,结合加权方差获取图像方差和标准差,将图像的分形维数估计方差和标准差输入图像的相关性检测模板匹配函数中,进行图像分形维数最优估计。仿真结果表明,采用该方法进行煤矸石X射线图像分形维数估计的精度较高,自适应性较好,提高了煤矸石X射线图像的识别和检测能力。     

基于局部对比度和相位保持降噪的古籍图像二值化算法

图像二值化算法通过消除文档背景噪声将文本与背景分割开。针对古籍图像提出一种基于局部对比度和相位保持降噪的古籍图像二值化算法。根据归一化局部最大值最小值来构造古籍图像局部对比度,同时对古籍图像进行相位保持降噪。将局部对比度图像和降噪图像相结合来识别文本笔划像素。通过局部窗口内所检测的文本笔划像素估计局部阈值从而计算古籍背景修复模板。用图像修复算法和形态学闭操作来估计古籍背景。用所估计背景来增强古籍图像,采用Howe算法对增强后的古籍图像进行二值化求得最终结果。该算法在DIBCO2016、DIBCO2017和DIBCO2018数据集中的实验结果均优于其他二值化算法。     

基于像素中位扩散的大面积损坏图像修复机制

针对当前的图像修复算法在修复高对比度边缘和高频分量的大面积损坏图像时,存在明显的模糊效应与块效应等不足,提出基于像素中位扩散的大面积损坏图像修复机制。引入各向异性扩散模型,消除噪声对损坏图像修复边界等照度线的干扰;构造像素梯度模的斜率限制准则,以提高机制稳定性;嵌入加权因子,基于局部最大似然估计机制,设计基于像素中位扩散的图像修复模型,完成图像修复。最后借助仿真平台,测试了该机制性能。结果显示:与其他图像修复算法相比,在大面积损坏图像与高对比度边缘图像修复中,该机制具有更好的修复效果和更高的相似度,有效降低了模糊效应与块效应。     

针对大视差图像拼接的显性子平面配准

目的 针对图像拼接中大视差图像难以配准的问题,提出一种显性子平面自动配准算法。方法 假设大视差图像包含多个显性子平面且每个平面内所含特征点密集分布。对该假设进行了验证性实验。所提算法以特征点分布为依据,通过聚类算法实现子平面分割,进而对子平面进行局部配准。首先,使用层次聚类算法对已匹配的特征点聚类,通过一种本文设计的拼接误差确定分组数目,并以各组特征点的聚类中心为新的聚类中心对重叠区域再聚类,分割出目标图像的显性子平面。然后,求解每个显性子平面的投影参数,并采用就近原则分配非重叠区域的单应性矩阵。结果 采用公共数据集对本文算法进行测试,并与Auto-Stitching、微软Image Composite Editor两种软件及全局投影拼接方法（Baseline）、尽可能投影算法（APAP）进行对比,采用均方根误差作为配准精度的客观评判标准。实验结果表明,该算法在拼接大视差图像时,能有效地配准局部区域,解决软件和传统方法由误配准引起的鬼影、错位等问题。其均方根误差比Baseline方法平均减小55%左右。与APAP算法相比,均方根误差平均相差10%左右,但可视化配准效果相同且无需调节复杂参数,可实现自动配准。结论 提出的显性子平面自动配准算法,通过分割图像所含子平面进而实现局部配准。该方法具有较高的配准精度,在大视差图像配准方面,优于部分软件及算法,可应用于图像拼接中大视差图像的自动配准。     

基于投影图像 SURF 特征提取的三维模型配准

针对传统三维模型配准方法存在对点云初始位置有一定要求、模型配准的精度有 时不高等问题,提出了一种基于三维模型投影图像 SURF 特征提取的三维模型配准方法。首先 通过扫描三维模型数据确定投影图像的范围,判断每个投影图像像素所隶属的模型网格,并求 解从投影图像到纹理图像的映射关系,从而获取二维投影图像;然后对这两幅投影图像分别进 行 SURF 特征点的选取与特征值的计算,并按 SURF 特征值进行特征匹配,再根据投影图像像 素点与三维网格端点的映射关系计算三维特征点对;最后通过匹配的特征点对求取模型变换矩 阵完成三维模型的配准。实验结果表明,该方法在配准时间变化不大的前提下,有效提高了配 准精度,并具有较好的鲁棒性。     

基于改进型LBP算法的植物叶片图像识别研究

为了解决LBP算法抽取的纹理特征仅考虑了邻域像素的特征,忽略关键的局部和全局特征的问题,提出一种基于改进型LBP算法的WCM-LBP植物叶片图像特征提取方法。该算法融合了加权局部均值算法WRM-LBP和加权全局均值算法WOM-LBP,通过提取叶片基于区域的关键几何特征和纹理特征对LBP特征描述符进行加权改造,并采用加权局部均值和加权全局均值代替传统的中心像素点,最后将叶片图像的R、G和B通道颜色分量和灰度值作为特征输入矩阵进行图像分析。该算法结合特征加权的模糊半监督聚类算法（SFFD）应用于经典的Flavia、Swedish、Foliage以及自测图片集等4种植物叶片图像数据集中进行实验。实验结果表明,该算法具有很强的鲁棒性,能够有效区分机器视觉下植物叶片图像的关键性识别特征,有效解决叶片图像的分类识别中关键特征的描述问题。     

A novel machine vision application for analysis and visualization of confocal microscopic images

In this paper, a novel machine vision application is presented for analyzing and visualizing confocal microscopy images of biological preparations. The proposed system is divided into three subsystems: a 3D curved surface extraction subsystem that generates 3D surfaces passing through selected key points in confocal image stacks; a 2D image projection subsystem that produces a flattened projection of the extracted curved surface; and an image mosaic subsystem that concatenates a series of image projections to form a view of an entire biological preparation. A combination of cubic interpolation and boundary matching is employed to reconstruct the 3D curved surface that passes through selected key points. The projection process integrates data fidelity and local smoothness constraints, producing a color or intensity projection along the desired 3D surface. Registration is achieved by aligning and minimizing the sum of the squared distances (SSD) between the intensities of the corresponding pixels. Two biological applications of the proposed system are reported to illustrate how the vision system could aid in biological research.Received: 18 August 2003, Accepted: 18 March 2004, Published online: 4 November 2004 Correspondence to: David M. Chelberg     

基于多尺度HOG的草图检索

草图检索是图像处理领域中的重要研究内容。提出了一种将高斯金字塔和局部HOG特征融合的特征提取改进方法,并将其用于草图检索。采用高斯金字塔将图像分解到多尺度空间,在所有尺度上进行兴趣点提取,获得基于兴趣点的多尺度HOG特征。利用图像的多尺度HOG特征集生成视觉词典,最终形成与视觉词典相关的特征描述向量,通过相似度匹配实现草图检索。将该算法与单一尺度下的HOG算法及其他几种算法比较,实验结果表明了其可行性和有效性。     

基于颜色不变量和SURF的彩色图像拼接

提出了一种基于颜色不变量和SURF算法相结合的彩色图像拼接方法。该方法利用图像彩色信息计算得到的颜色不变量信息代替灰度信息作为输入,提取图像SURF特征点并进行特征点匹配,根据相似性变换原理对误匹配点进行过滤,提高变换矩阵计算的准确率,采用亮度渐变原则对重叠区域进行像素平滑过渡,实现图像无缝拼接。实验结果表明,该方法在保持算法的快速性和准确性的同时,获得的配准点多而且准确,采用亮度渐变原则拼接增强了对光照变化的鲁棒性,且有效地消除了拼接痕迹,在图像拼接和地质分析领域有一定的实用价值。     

一种快速有效的图像脉冲噪声滤除方法

针对图像数据中脉冲噪声的特点,该文提出了一种快速有效的滤除方法。这种方法通过寻找局部极值快速确定噪声点,并对图像的所有像素做分类标记,处理的过程中只考虑标记为噪声的点,采用邻域内非噪声点的均值作为滤波输出。这样处理不会影响图像中未受噪声污染的像素,而且减少了相应的计算量,经测试,该算法的滤波性能和计算速度明显好于常用的中值滤波方法,可以快速有效地滤除脉冲噪声,具有很好的实用价值。     

改进Harris特征的印刷体图像检索

目的 文档图像检索过程中，传统的光学字符识别（OCR）技术因易受文档图像质量和字体等相关因素的影响，难以达到有效检索的目的。关键词识别技术作为OCR技术的替代方案，不需经过繁琐的OCR识别，可直接对关键词进行检索。本文针对Harris算法聚簇现象严重和运算速度慢等问题，在关键词识别技术的框架下提出了改进Harris的图像匹配算法。方法 基于Fast进行特征点检测，利用Harris进行特征描述，并采用非极大值抑制的方法，最后利用暴力匹配中的汉明距离进行特征的相似性度量，输出最终的匹配结果。结果 实验结果表明本文算法在特征提取上的时间为0.101 s，相对于原始Harris算法的0.664 s和SIFT算法的1.066 s，实时性方面有了明显提高，改善了原始算法的聚簇现象，并且在无噪声的情况下，准确率达到98%，高于Sift算法的90%，召回率达到87.5%，而且在固定均值，不断提高方差的高斯噪声条件下，与Sift算法相比，准确率也高于后者，取得了较好的实验效果。结论 本文提出的方法满足了快速、精确的查找需求，在印刷体图像的文档图像检索中有效提高了检索率，具有较好的实验效果。     

Color image segmentation based on multiobjective artificial bee colony optimization

This paper presents a new color image segmentation method based on a multiobjective optimization algorithm, named improved bee colony algorithm for multi-objective optimization (IBMO). Segmentation is posed as a clustering problem through grouping image features in this approach, which combines IBMO with seeded region growing (SRG). Since feature extraction has a crucial role for image segmentation, the presented method is firstly focused on this manner. The main features of an image: color, texture and gradient magnitudes are measured by using the local homogeneity, Gabor filter and color spaces. Then SRG utilizes the extracted feature vector to classify the pixels spatially. It starts running from centroid points called as seeds. IBMO determines the coordinates of the seed points and similarity difference of each region by optimizing a set of cluster validity indices simultaneously in order to improve the quality of segmentation. Finally, segmentation is completed by merging small and similar regions. The proposed method was applied on several natural images obtained from Berkeley segmentation database. The robustness of the proposed ideas was showed by comparison of hand-labeled and experimentally obtained segmentation results. Besides, it has been seen that the obtained segmentation results have better values than the ones obtained from fuzzy c-means which is one of the most popular methods used in image segmentation, non-dominated sorting genetic algorithm II which is a state-of-the-art algorithm, and non-dominated sorted PSO which is an adapted algorithm of PSO for multi-objective optimization.     

基于边缘融合的多图像直线提取算法

该文提出了一种新的基于边缘融合的多图像直线提取算法，该算法首先对所有多图像分别提取边缘，然后通过将多图像对应的梯度方向相似的、相邻近的边缘编组，以形成融合的直线支持区域，最后基于最小二乘的方法从直线支持区域拟合出直线段，并提取直线属性．该文提出的算法把边缘的相位信息作为融合要素，能够从复杂的图像中提取出相当低对比度的直线，并且通过分析多图像边缘之间的特性，提出相位压缩和融合编组方案，不仅可以充分融合互补信息还有效降低了算法复杂度．真实的遥感图像直线提取结果表明了该文算法的有效性．