融合3D对极平面图像的光场角度超分辨重建

针对光场成像中因硬件限制而造成的光场图像角度分辨率低的问题，提出一种融合3D对极平面图像的光场角度超分辨重建方法。该方法首先将输入图像按不同的视差方向排列分别进行特征提取，以充分利用输入图像的视差信息，提高深度估计的准确性。利用深度图将输入图像映射到新视角位置，生成初始合成光场。为了使重建光场图像能够保持更好的细节信息及几何一致性，先通过水平3D对极平面图像融合重建分支和垂直3D对极平面图像融合重建分支，分别对初始合成光场进行水平融合重建和垂直融合重建，再将两个结果进行混合重建，生成最终的高角度分辨率光场图像。实验结果表明：相比于现有方法，本文方法在合成光场数据集和真实光场数据集上的重建效果均得到了提高，峰值信噪比的提升幅度最高达1.99%，有效地提高了重建光场的质量。     

基于视差放大与超分辨率的三维光场腹腔镜标定

基于光场成像理论的三维腹腔镜是实现腹腔三维成像的重要研究方向,标定是光场腹腔镜实现三维成像的基础.针对光场带宽积与较小的光场视差会制约三维光场腹腔镜标定精度提升的问题,提出了一种视差放大方法,将直接计算光场视差的问题转换为间接计算两个特征点的距离问题,较大的特征点间距在光场图像中体现为易于检测的点-点间距和点-线间距,...     

基于光场成像的三维测量方法的研究

光场有别于传统图像,不仅具有位置信息而且包含方向信息,为空间场景重建提供了可能。首先对光场成像技术进行光场变换建模,建立了像素光场模型,并提出光场变换准则,为光场重聚焦奠定基础。然后借鉴传统的对焦测距思想,建立了光场三维测量的方法,选择合适光场数据的清晰度评价函数评价成像质量,提出三角质心插值方法优化光场重建质量。最后,对光场三维测量系统进行了标定,建立像面误差补偿算法。实验表明,测量范围10~120 cm时,测距误差小于5%。     

基于显著性图像边缘的全参考图像质量评价

大部分图像质量评价算法仅研究图像的灰度值及信息内容,没有充分考虑人眼视觉特性对图像质量评价的影响,针对此问题提出了一种基于显著性图像边缘的全参考图像质量评价方法。利用显著性图像表征图像的视觉关注内容,然后提取显著性图像的边缘检测图,得到人眼关注的结构和边缘,最后计算参考图像与失真图像边缘检测图之间的汉明距离得到图像质量评价指标。实验结果表明本文提出的评价指标满足人眼视觉特性,对于各种失真类型有非常高的主观一致性,评价性能也优于很多其他指标。     

使用粒子滤波器实现电子稳像

提出用粒子滤波器来实现视频序列的稳像,解决了视频序列的帧间不稳定问题.提出的稳像算法从视频图像中提取角点特征,建立当前帧与参考帧之间的映射关系,然后根据仿射变换模型求取最小二乘解来获得帧间的全局运动参数,最后利用粒子滤波平滑运动参数,实现帧间的实时运动补偿.对包含80帧场景的视频序列进行了实验,稳像后视频序列的平均峰值信噪比比稳像前提高了24.88,同时稳像精度＜1 pixel,处理时间＜30 ms.实验结果表明,本文算法能有效地改善图像质量,在去除高频抖动的同时能较好地保留摄像机的主动运动,稳像效果良好.     

Bayer彩色序列图像的电子稳像

提出了一种适合Bayer彩色序列图像的电子稳像方法。该方法根据Bayer彩色图像特点,通过色彩还原和RGB至YCbCr颜色空间的变换,将Bayer彩色图像转换为灰度图像。采用灰度投影算法估计两幅图像之间的运动量;通过计算灰度图像在水平和垂直方向的投影特征数据,构造当前图像和参考图像投影数据之间的相关函数;依据最小误差匹配准则,估计两幅图像之间的水平和垂直位移量。为解决传统补偿算法在处理奇数运动量时的颜色失真问题,基于双线性插值算法构建了适合Bayer彩色图像的运动补偿算法。最后,对Bayer彩色序列样本图像进行了色彩还原和图像稳定实验。结果表明,本文方法可以实现像元级运动量检测,运动补偿后的序列图像峰值信噪比优于40db。实验显示,本文方法可行且有效,适合Bayer彩色序列图像的运动估计和运动补偿,可以实现序列图像的稳定输出。     

一种对立体视频序列进行视差估计的新方法

提出了一种对立体视频序列进行视差估计的新方法,利用立体视频序列前后帧之间的运动信息,来提高视差估计的精度.为了得到精确的视差图,必须找出遮挡区域并对遮挡区域的视差进行补偿.在立体视频序列中,由于前景或背景对象的运动,当前帧中的遮挡区域在前后几帧中的运动对应区域可能不是遮挡区域,因此可以利用这些对应区域的视差值来补偿遮挡区域的视差.实验结果表明本方法能对大部分遮挡区域的视差进行补偿,得到更精确的视差图.     

水下双目立体视觉对应点匹配与三维重建方法研究

针对水下双目立体视觉成像稠密立体匹配因不满足空气中极线约束问题,提出一种水下对应点匹配与三维测量方法,可将水下双目相机采集的立体图像校正为符合共面行对齐原则的图像对,再套用空气中成熟的立体匹配方法得到水下左右相机图像视差图,从而实现水下目标的三维重建。首先,将进入相机的所有光线总和看成光场,采用四维光场参数表达对每一条光线建模,据此建立相机的折射成像模型和双目立体视觉模型并计算光线的方向向量;根据光线的光场表达将光线转化为点矢量的形式,计算方向图像上任意像点对应原图像的像素坐标并确定位置映射关系。通过插值即可快速得到符合行对齐原则的左、右方向图像,并最终获得每条光线对应的视差图。仿真结果表明,方向图像的行对齐误差小于0.8 pixel。水池实验采用事先标定的靶球作为目标物,利用随机散点主动投射以增加目标物表面的纹理信息,对靶球多次测量的均方根误差为2.8 mm,具有较高的测量精度。     

基于短基线双目内窥镜成像系统的3D视频标定与校正

为了解决短基线双目内窥成像系统获得的视频图像在裸眼3D显示设备中观看到的视频纵深感和立体感较弱的问题,通过分析双目内窥镜的参数以及立体视频中图像对的视差,提出了基于短基线双目内窥成像系统的立体视频校正和视差调整方法。首先,对采用的双目结构内窥系统进行相机标定,获取各相机参数和相机间的位置参数;其次,利用获得的参数进行相机视频校正,再针对裸眼3D显示设备对视频源的参数要求进行图像对的视差调整,最终获得符合裸眼3D立体显示设备要求并适合人眼观看的双目内窥系统实时显示立体视频。通过实验验证了方法的可行性,实际搭建了一套基线距离为8 mm的短基线双目内窥成像系统,原始视差范围(0,64)像素,经视差调整后达到（-30, 30）像素,双路并行视频处理25 帧/s并实时显示。与实验室设计的裸眼3D立体显示系统匹配,可实现具有明显立体感的医用内窥镜实时裸眼3D成像。     

航空光电成像电子稳像技术

介绍了一种电子稳像技术,解决了航空平台光电成像系统视频图像帧内运动模糊和帧间不稳定问题。通过建立运动模糊的数学模型,构建二维运动模糊点扩散函数,采用维纳滤波方法,消除图像帧内运动模糊;通过灰度投影算法,检测序列图像当前帧和参考帧之间的运动矢量,采用图像补偿方法,实现序列图像稳定输出。实验结果表明,本文方法能提高信噪比,实现1 pixel的稳定精度,有效改善图像质量,输出清晰稳定的视频图像, 具有精确、快速、实用的特点。     

三维物体全视差全息体视图的快速计算

针对传统全息技术对三维数据源要求高、计算量大以及实现速度慢等问题,提出了一种三维物体全视差全息体视图的快速计算方法。该方法对全息面和再现面分别进行空间分割和频谱采样,通过迭代傅里叶变换算法计算多个基元全息图,叠加构成全息图单元。由摄像机获取三维物体不同角度的二维视差图像,基于人眼双目视差立体视觉原理,构建视差图像与全息图单元的对应关系。最后,利用全视差图像调制全息图单元中对应衍射方向的基元全息图,快速合成三维物体全视差全息体视图。基于液晶空间光调制器构建的光学系统对全息体视图进行了再现实验。结果表明,与传统全息图计算方法相比,本文方法容易获取数据源,计算量较小,能够快速计算全息体视图,实现三维物体不同视角图像的再现。     

应用log-Gabor韦伯特征的图像质量评价

考虑人眼对亮度的感知符合韦伯定律的特点,本文利用log-Gabor滤波器模拟人眼对图像的感知过程,提出了一种新的log-Gabor韦伯特征,以便保留不同尺度的符合人眼感知的结构信息。基于此,还提出了一种应用log-Gabor韦伯特征的图像质量评价方法。首先将待评价失真图像和参考图像从RGB空间转换到YIQ颜色空间,分离亮度分量和颜色分量。然后利用log-Gabor韦伯特征和梯度特征计算亮度分量失真,并结合颜色分量的失真,得到失真图像与参考图像的局部相似度图。最后利用修正的CSF函数,对局部相似度图进行加权,得到图像质量评价指标。在LIVE、CSIQ和IVC3个图像库上的实验结果表明,本文方法与人眼主观感知有很好的一致性,而且相对于其他方法,表现更加稳定。本文方法在3个图像库上的加权Spearman秩相关系数(SROCC)为0.949 8,Kendall秩相关系数(KROCC)为0.802 6,Pearson线性相关系数(PLCC)为0.943 8,相比对比方法有显著的提高。     

颜色空间统计联合纹理特征的无参考图像质量评价

为了客观评价图像质量,本文提出联合颜色空间统计特征和权重局部二值模式(Local Binary Pattern,LBP)纹理特征的无参考图像质量评价模型。首先,对失真图像进行亮度去均值对比度归一化(Mean Subtracted Contrast Normalized,MSCN)操作得到MSCN系数;然后,对MSCN系数提取其统计参数特征和权重LBP直方图特征,其中统计参数由广义高斯模型获得,权重为MSCN系数的幅度。另外,还采用了Lαβ颜色空间下红绿和蓝黄分量的自然场景统计(Natural Scence Statistics,NSS)特征来增强基于颜色失真的描述,并运用非对称广义高斯模型获得统计参数特征。最后,运用SVR建立图像质量评价指标到主观质量得分的回归模型。在LIVE,CSIQ,TID2013和MLIVE数据库上的实验结果表明:4个数据库加权平均Spearman秩相关系数为0.776,Pearson线性相关系数为0.821,均优于其他方法;图像大小为512×512时特征提取只需0.19s。本文提出的方法与人眼主观感知具有良好的一致性,并具有复杂度低等优点。     

基于全局相似性约束的多视点图像拼接

针对在大视差场景下进行图像拼接时容易出现的扭曲、失真、重影等现象,提出了一种基于全局相似性约束的多视点图像拼接算法。在传统细分网格模型的基础上,添加一个先验的全局相似约束项,对待拼接图像在整体上进行相似性转化,同时分别选取视角不同、亮度不同、复杂场景的三组图像,与已有算法的拼接效果进行对比,并采用质量评价方法对图像进行客观评价。结果表明：提出的方法在拼接效果上可以有效降低已有方法对大视差图像拼接时产生的扭曲和重影,且质量评价提高了10%以上;由于对图像的视角及场景深度无严格要求,因而具有良好的适应性,能够更自然地拼接大视差图像。     

基于视觉阈值及通道融合的立体图像质量评价

根据人眼对彩色图像不同颜色通道的敏感度不同,利用掩蔽效应对人眼感知立体图像质量产生的影响,提出了一种基于视觉阈值分析和通道融合的彩色图像客观质量评价方法.利用人眼视觉阈值确定立体图像的失真是否在人眼可察觉的范围,若失真程度小于视觉掩蔽阈值,则认为没有失真.利用原始和失真彩色图像RGB三通道各自左视点差值图和右视点差值图的奇异值与人眼视觉掩蔽阈值图的奇异值距离来衡量失真图像左右视点图像的质量.原始和失真图像对的绝对差图之差值图像和原始图像对的双目恰可察觉失真阈值图之间的奇异值距离被用于评价失真立体图像的深度感知好坏.不同失真类型下,左右视点质量融合以及左右视点评价和深度感知评价的融合其加权权值不同.对JPEG压缩、JPEG2000压缩、高斯白噪声、高斯模糊和H.264编码5种不同程度失真的312幅退化图像进行了测试,结果显示本文方法与主观感知有较好的一致性,总体CC (Pearson Linear Correlation Coefficient)达到0.94,总体SROCC (Spearman Rank Order Correlation Coefficient)达到0.94,整体均方根误差(RMSE)控制在5.9以内.     

基于注意转移机制的图像质量评价方法

图像质量的客观评价方法研究在实现图像质量评价仪器化的过程中起到决定性的作用。提出一种基于注意转移机制的结构相似度图像质量客观评价方法。该方法首先利用亮度、纹理和空间位置等特征生成视觉感知图,并通过计算待评价图像的块结构相似度生成失真感知图,然后进一步考虑由视觉特征显著和失真严重引起的注意转移对视觉感知图的影响,重新生成注意转移后的视觉感知图,最后利用生成的两张视觉感知图对结构相似度进行加权,获得图像质量的客观评价。与W ang的结构相似度图像质量评价方法(SSIM)的对比实验结果表明,提出的方法在评价准确性、单调性和一致性上分别提高3.7%、3.8%和2.9%,与图像质量的主观评价更加一致。     

细节保持的锥束CT环形伪影校正（英文）

环形伪影的存在严重影响CT图像重建质量,特别是在大型工件的CT检测中尤为严重。本文对一种重建后处理的伪影校正方法进行改进,以快速有效地消除CT图像环形伪影。首先,将CT图像从直角坐标系转到极坐标系,在极坐标系下设计多维滤波器对图像进行滤波处理。计算滤波后每个像素的均值和方差,通过计算的方差与方差阈值的比较以及像素值与像素值阈值的比较,双重精确确定伪影点的位置,对伪影点进行合理修正。之后,进行细节保持。最后,将校正后的极坐标图像转回直角坐标系。实际CT实验表明,与原方法相比,本文改进方法能更好地校正环形伪影,并保持图像细节信息,是一种实用的环形伪影校正方法,为后续处理和定量分析奠定基础。     

细节保持的锥束CT环形伪影校正

环形伪影的存在严重影响CT图像重建质量,特别是在大型工件的CT检测中尤为严重.本文对一种重建后处理的伪影校正方法进行改进,以快速有效地消除CT图像环形伪影.首先,将CT图像从直角坐标系转到极坐标系,在极坐标系下设计多维滤波器对图像进行滤波处理.计算滤波后每个像素的均值和方差,通过计算的方差与方差阈值的比较以及像素值与像素值阈值的比较,双重精确确定伪影点的位置,对伪影点进行合理修正.之后,进行细节保持.最后,将校正后的极坐标图像转回直角坐标系.实际CT实验表明,与原方法相比,本文改进方法能更好地校正环形伪影,并保持图像细节信息,是一种实用的环形伪影校正方法,为后续处理和定量分析奠定基础.     

联合傅里叶卷积与通道注意力的光场角度重建

光场相机能够同时捕获光线的强度和方向信息,但由于成像传感器尺寸的限制,无法同时获得高空间和角度分辨率的光场图像。提出了一种联合傅里叶卷积和通道注意力的光场角度重建方法,通过使用稀疏光场图像4个边角位置的参考视图,可以间接地重建出密集光场图像。考虑到光场数据的内在4D结构,采用通道级密集快速傅里叶残差卷积块,在空域和频域对光场图像的空间和角度相关性进行建模,然后采用基于全局响应归一化的通道注意块,以实现通道间的自适应融合。此外,还提出了一种改进的视点加权间接合成方法,通过为每个参考视图分配一个置信图,为参考视图之间建立联系以合成更真实的新视图。实验结果表明,相比于现有先进的光场角度重建算法IRVAE,所提方法的重建光场图像质量在自然光场数据集30Scenes,Occlusion和Reflective上的平均PSNR分别提高了0.08,0.13和0.13 dB。所提方法在保证光场角度一致性的前提下取得了清晰的重建结果。     

一种视频质量检测系统的实现

本文提出了一种快速检测视频的质量的算法,可应用于档案收集过程中对视频的质量的快速检测。由于传统的检测方法基本基于人对视觉图像的主观判断,所以存在效率低,对跳帧、缺帧、失真等质量缺陷不能有效的检测,对视频质量的判断没有客观标准等缺陷,针对以上缺陷,本文提出的算法基于视频图像的国际检测标准建立视频资料的客观评价体系,并可以对黑场、静帧、跳帧、马赛克、模糊等视频缺陷做出快速判断。