基于形变估计与运动补偿的医学CT图像层间超分辨率算法

针对医学断层图像层间分辨率较低的问题,提出了基于形变估计与运动补偿的医学CT图像层间超分辨率算法用于生成切片间图像,从而提高层间分辨率。首先利用U-Net对相邻两幅图像作多尺度特征提取与融合;其次,为了处理层间图像的复杂形变,使用基于自适应协作流的变形扭曲模块来实现相邻切片间的双向形变估计,设计层级信息递进融合模块对金字塔特征层进行特征聚合,对生成图进行运动补偿;最后经过后处理网络以减少异常像素点。该算法在两种CT数据集上进行验证,平均PSNR值分别达到了35.59 dB和30.76 dB,输出图能较好地恢复图像细节。与现有的一些方法对比,相关实验证明了该算法的有效性。     

基于凸集投影（POCS）的车牌图像超分辨率重建研究

针对车牌识别中所拍摄的图像序列存在分辨率较低的问题,提出了利用图像间的互补信息来重建一幅高分辨率图像的方法,以便于车牌图像的识别。通过迭代求解法和高斯金字塔模型,快速精确地估计得到配准参数,采用凸集投影（POCS）算法对图像序列进行了超分辨率重建。实验表明算法具有亚像素级的配准精度和较强的稳健性,重建图像取得了良好的视觉效果。     

基于光流法的迭代反投影超分辨率重构算法

为了提高重构图像或者视频的分辨率．提出把新型的基于光流法的图像配准算法应用于迭代反投影（IBP）超分辨率算法中。在所提出的方法中．基于光流法的图像配准算法用来提高图像配准的准确性。首先,为了得到像素级别的运动矢量．基于光流法的图像配准算法被用于估计图像间的运动矢量。以得到更加准确的运动矢量矩阵。接着,利用所获得的运动矢量矩阵结合迭代反投影算法重构高分辨率的图像。同时．由于基于光流法的图像配准能够很好地估计视频图像间的运动．所提出的方法同样适用于视频图像的超分辨。实验结果表明．提出的方法对于图像或者视频的超分辨率效果．在主观效果和客观评价上都有一定的提升。     

基于像素过滤配准插值的图像修复算法研究

研究残损图像的修复问题,提高修复后图像的清晰度。当采集环境较为恶劣时,采集的图像会发生像素丢失,残损、混淆,造成图像模糊、质量下降、清晰度不高。为了解决上述问题,提出利用像素过滤配准插值算法,对发生形变、丢失的像素进行过滤配准计算,运用相邻相似像素插值的方法补偿由于显示区域内像素被大量破坏或丢失导致的像素残缺,完整像素数量不足的缺陷,克服由于像素缺陷造成的图像清晰度下降的弊端。实验结果表明,改进方法能够大幅提高低质量图像的清晰度,取得了不错的效果。     

一种快速的三维扫描数据自动配准方法

研究了两幅和多幅深度图像的自动配准问题.在配准两幅深度图像时,结合二维纹理图像配准深度图像,具体过程是:首先,从扫描数据中提取纹理图像,特别地,针对不包含纹理图像的扫描数据提出了一种根据深度图像直接生成纹理图像的方法;然后,基于SIFT(scale-invariant feature transform)特征提取纹理图像中的兴趣像素,并通过预过滤和交叉检验兴趣像素等方法从中找出匹配像素对的候选集;之后,使用RANSAC(random sample consensus)算法,根据三维几何信息的约束找出候选集中正确的匹配像素对和相对应的匹配顶点对,并根据这些匹配顶点对计算出两幅深度图像间的刚体置换矩阵;最后,使用改进的ICP(iterative closest point)算法优化这一结果.在配准多幅深度图像时,提出了一种快速构建模型图的方法,可以避免对任意两幅深度图像作配准,提高了配准速度.该方法已成功应用于多种文物的三维逼真建模.     

同一场景不同曝光图像的配准及HDR图像合成

提出了一种针对同一场景不同曝光的多幅照片图像的配准、恢复光照响应曲线及高动态范围图像合成算法.首先将不同曝光的序列图像中值二值化,利用多尺度思想构造二值图像的金字塔序列并逐级比较,以实现多幅图像间的平移配准和转角配准.从配准后的序列图像中采样,根据最小二乘原理拟合出相机的光照响应曲线,并获得图像中像素值与曝光量之间的映射关系,进而将不同曝光的场景照片图像融合成一幅高动态范围图像.实验结果表明,合成的高动态范围图像效果满意.     

基于光流法运动配准的覆冰图像超分辨率重建

针对电力监控系统中输电线路易晃动造成覆冰图像模糊,提出基于光流法运动配准的覆冰图像超分辨率重建算法。该算法首先利用基于光流法的图像配准算法估计图像间的亚像素级运动矢量,得到前向和后向配准图像;然后,利用迭代反投影(IBP)算法对估计出的图像分别进行超分辨率重建;最后,根据配准误差加权得到最终的输出图像。实验结果表明,相对于传统算法,该算法的重建结果无论是在峰值信噪比和标准差还是基于对比敏感度的无参考图像清晰度上,均有明显提高,具有较好的客观指标和视觉效果。     

基于特征的眼底图像配准方法

研究眼底图像的精确配准问题,眼底图像配准,需经仿射变换等.由于分辨率不高,达不到要求.针对传统基于跟底图像的血管分支和交叉点等配准方法的局限性,提出一种基于不变特征的眼底图像配准方法.在尺度不变特征变换( Scale Invariant Feature Transform,SIFT)的基础上,建立特征点对之间的初始匹配,并利用特征点的方向特征和空间几何特性去除误匹配.根据匹配特征进行层次估计,求解图像对间的变换关系矩阵,利用Akaike Information Criteria(AIC)模型选择技术判断变换关系矩阵的类型,再通过得到的变换关系对配准图像进行修正.实验结果表明,改进方法具有良好的配准效果,配准精度可以达到亚像素级要求.     

基于粒子滤波的人脸图像超分辨率重建方法

将人脸图像超分辨率重建描述为人脸混合模型的纹理和位置参数的贝叶斯概率估计问题,将超分辨率重建的图像配准和像素融合这两个过程置于统一的概率估计框架下,并利用基于粒子滤波的参数估计算法,同时估计纹理和位置参数,从而实现人脸图像的超分辨率重建.包含灰度和位置两种先验信息的人脸混合模型,同时用于超分辨率重建的两个过程中,提高了图像配准精度和重建算法的性能,避免了通常方法在获得准确鲁棒的运动场估计时需要清晰的高分辨图像,而获得清晰的高分辨图像时又需要准确鲁棒运动场估计的困境.正面人脸合成序列图像实验结果表明,该方法获得的重建结果较为理想.     

直方图估计互信息在非刚性图像配准中的应用

提出了一种对非刚性三维医学图像进行弹性配准的新方法,配准判据是基于二维联合直方图估计得到的两幅图像灰度之间的互信息．首先最大化全局互信息,实现两幅图像之间的全局仿射配准,然后将两幅图像的重叠部分均匀地划分成互为重叠的体积子块,再最大化对应体积子块的图像灰度之间的互信息,实现每对对应子块的局部刚体配准,将每个子块的中心作为一一对应的控制点．最后利用这些控制点对结合薄平板样条插值法实现全局弹性配准．     

一种改进的边缘方向插值算法

已有的边缘方向插值算法利用高低分辨率图像局部方差之间存在的对偶性实现自适应非线性插值。其性能明显优于传统线性插值算法，但图像边缘噪声可能仍然比较明显。为了获得更好的视觉效果。提出了一种改进算法。充分利用局部降采样像素之间的相关信息，用和被插点相邻的6个降采样像素估计高分辨率图像的局部协方差。该算法应用于灰度和彩色图像的分辨率增强，不仅降低了运算复杂度，而且有效地抑制了边缘噪声，进一步提高了插值图像的视觉质量。     

基于面积投影的图像配准方法

针对低分辨率图像之间的配准精度问题,直接影响到超分辨率图像的重建质量.通常图像之间的平移和旋转,采用基于泰勒级数展开的迭代配准算法以及频域配准算法.传统的泰勒级数展开的迭代配准算法的配准精度取决于图像的低阶逼近误差及迭代过程中图像的插值近似运动变换所造成的误差.采用泰勒级数展开的配准算法进行了改进,以面积投影变换来替代原有迭代算法中的图像插值变换,这种图像变换算法更加符合图像的成像原理,仿真结果表明,算法能够有效提高低分辨率图像间平移和旋转角度的配准精度.     

面向应急响应的无人机图像快速自动拼接

根据应急响应的需求,为了快速、自动且稳定地获取遥感区域的全覆盖图像,提出一种直接适用于无人机序列图像的拼接方法.利用无人机平台上的低精度飞行控制系统与无标定的非量测相机获取序列图像,并进行快速自动配准;根据全局地面点在多视图像上的投影点集,基于单应矩阵和自由投影中心建立整体优化误差方程,并利用Levenberg-Marquardt非线性迭代求解;再根据并行几何定位拼接线的快速处理方法进行图像插值和融合,实现全流程自动化的图像输出.通过灾害应急响应的无人机遥感实验结果表明,在1h内处理完成450幅序列图像,获得定位精度小于3个像素的0.05m分辨率图像;文中方法适合无人机的序列图像配准,为应急响应提供了有效的技术支持.     

一种柱面全景图像自动拼接算法

提出了一种基于特征块匹配的柱面全景图像拼接算法.首先将360度环绕拍摄的序列图像投影到柱面坐标系下;然后以一幅图像为基准图像,选择基准图像中边缘信息丰富的块作为基准块,利用特征块匹配法在待配准图像中找出与基准块匹配的配准块,进而实现两幅图像的配准;再根据配准结果计算出图像间的变换参数;最后采用平滑因子对两幅图像的重叠区域进行图像无缝拼接.实验证明,算法可以快速自动地生成柱面全景图像,具有良好的鲁棒性.     

基于Radon变换与功率谱结合的心脏MR图像配准算法

针对心脏磁共振(MR)序列切片图像,设计了一种基于Radon变换和功率谱结合的图像配准算法。首先采用形态学边缘检测等图像预处理技术,提取出图像的边缘特征,并将其作为后续配准的输入;而后利用Radon变换和功率谱相结合的配准方法依次求出待配准图像的缩放、旋转和平移参数,利用这3个配准参数,即可通过配准变换得到配准结果。该方法解决了单纯利用Radon变换求解旋转参数易受图像空域噪声影响的问题,提高了配准的精度,同时大大减少了计算的花费。对100幅MR序列切片图像进行配准的实验表明,该方法能够稳定准确地实现MR序列图像的配准。     

一种快速稳健的图像配准算法

本文对图像配准问题进行了研究,提出了一种快速、稳健的基于特征点匹配的配准算法。采用小波变换建立图像金字塔,从分辨率最低的图像层开始进行特征点匹配,在次一层匹配时以上层匹配结果为粗值,在原始图像上得到初始匹配点后采用RANSAC算法稳健估计变换矩阵H;为了提高配准算法的精度,采用变换矩阵H引导两幅原始图像上的所有特征点重新进行匹配,对得到的匹配点集重新用RANSAC算法估计变换矩阵,并采用LM非线性优化算法进一步优化。通过实验分析对比,本文的算法比原算法速度更快,更稳健。     

基于L1和L2混合范式的序列图像超分辨率重建

针对超分辨率重建时需要同时滤除高斯噪声和脉冲噪声的问题,提出一种基于L₁和L₂混合范式并结合双边全变分(BTV)正则化的序列图像超分辨率重建方法。首先基于多分辨率策略的光流场模型对序列低分辨率图像进行配准,使图像的配准精度达到亚像素级,进而可以利用图像间的互补信息提高图像分辨率;其次利用L₁和L₂混合范式的优点,用BTV正则化算法解决重建的病态性反问题;最后进行序列图像超分辨率重建。实验数据显示算法可以降低图像均方误差,并将峰值信噪比(PSNR)提高1.2 dB~5.2 dB。实验结果表明,提出的算法能够有效地滤除高斯和脉冲噪声,保持图像边缘,提高图像可辨识度,可为车牌识别、人脸识别和视频监控等方面提供了良好的技术基础。     

一种改进的病理显微图像亚像素快速配准方法

针对病理显微图像的快速高精度配准的应用需求,提出了一种改进的亚像素快速配准方法。通过采用对数差值函数对显微图像重叠区域进行信息量评估,由H型对数差值模板配准获取两幅图像像素级的粗定位和有效子图,继而在两幅子图上采用局部上采样相位相关法来获取亚像素级别的配准估计值。该方法利用H型对数差值模板简洁、配准速度快的优点规避了相位相关法计算量随着图像尺寸增大而急剧增长的缺陷,并能够对显微图像进行信息量评估以避免空白图像造成的误配。经实验表明,改进的显微图像配准方法配准精度可达0.01像素,速度为相位相关法的3.7倍（图像大小为2448×2048）,更适合应用于病理显微图像的快速高精度配准。     

生物组织连续切片的两步配准及快速重建

在图像预处理基础上,考虑到生物体在序列切片图像上的重心位置具有连续性的事实,提出3种新的逐步求精的自动配准方法。该方法首先采用力矩主轴法对两幅图像进行粗略配准,然后对已有的配准结果作微小干扰,当图像互信息最大时获得最终精确配准结果。针对生物组织连续切片数量巨大的特点,构建有序体数据结构,在此基础上采用Shear-Warp算法重建生物体内部结构。改进后的算法能够提高对体数据的遍历效率,减少对无效数据的访问,加速绘制过程。实验结果表明,新算法效果良好,便捷快速,值得推广应用于生物组织连续切片的科学计算可视化。     

基于P样条和局部互信息的非刚性医学图像配准*

为了克服互信息仅考虑两幅图像相应像素的灰度信息,忽略了图像本身的内在空间信息,以及B样条变换模型存在形变场奇异点的缺陷,提出一种基于P样条和局部互信息的非刚性医学图像配准方法。该方法以局部互信息为相似性测度,采用P样条变换模型模拟待配准图像的几何形变,然后使用三次插值算法对图像像素进行赋值,结合对大规模参数优化效率高的LBFGS算法对配准参数进行优化。实验结果表明,该方法较传统的互信息和B样条变换模型都有效地提高了配准的精度。