基于推广的IHS变换和压缩传感的遥感图像融合

为了提高全色图像和多光谱图像的融合图像的质量,提出一种基于推广的intensity-hue-saturation (GIHS)变换和压缩传感的遥感图像融合方法.首先对低分辨率多光谱图像作GIHS变换得到低分辨率的亮度分量;然后在低分辨率的亮度分量、全色图像和理想的高分辨率亮度分量之间建立压缩传感模型;再利用压缩传感理论恢复出理想的高分辨率亮度分量,并用其代替GIHS变换方法中的全色图像,得到最终的融合图像.高分辨率亮度分量的应用,使得融合图像的光谱失真问题大为改善.以Geoeye-1和QuickBird卫星数据为例的实验结果表明,与传统方法相比,文中方法不仅能够提高多光谱图像的空间分辨率,而且对光谱信息的保持也具有更好的效果.     

基于混合基稀疏图像表示的压缩传感图像重构

单一基函数不能对同时包含边缘和纹理信息的自然图像进行最优压缩传感图像重构. 本文根据Meyer的卡通--纹理图像模型和生物视觉原理, 用拉普拉斯塔式分解和圆对称轮廓波分别表示图像的光滑成分和边缘成分, 并构造了窄带轮廓波变换实现纹理成分的稀疏表示. 三种稀疏变换的基函数分别与视觉皮层中的侧膝体、简单细胞及栅格细胞的感受野类似. 结合三种图像稀疏表示方法和凸集交替投影算法提出了基于混合基稀疏表示的压缩传感图像重构算法. 实验结果表明,与基于块匹配三维变换迭代收缩的图像重构算法比较, 本文算法能获得更高的图像重构质量.     

一种改进的图像分块压缩感知模型

分块压缩感知用于图像获取可以解决传统压缩感知在重构时运算量大的问题,但是运用分块压缩感知却使重构图像的质量有所降低。提出了一种改进的图像分块压缩感知算法。该算法通过对观测矩阵加权,保证了图像低频部分在重构时获得更大的精度,提高了图像的质量。另外,算法根据各图像块不同纹理复杂性,自适应地改变观测值数目,使得在保证图像质量的前提下,重构所需的总观测值数目更少。实验证明了该算法的有效性。     

基于压缩感知的EMT探伤和图像重建

为改善EMT逆问题的欠定性,提高探伤过程中裂纹图像重建质量,本文提出一种基于压缩感知原理的EMT探伤和图像重建方法.其本质是通过压缩感知弱化问题的求解条件,进而有效改善EMT逆问题的欠定性.本文采用压缩感知技术对EMT探伤信号进行处理,并引入了相应的图像重建算法.其中,信号处理包括选取恰当的稀疏变换基对原始信号进行稀疏表示,将稀疏处理后的原始信号进行投影;图像重建过程则采用了两种算法,分别是基于最小L1范数的迭代重加权最小二乘(IRLS)法和基于匹配追踪原理的压缩采样匹配追踪(CoSaMP)算法.仿真和实验结果均表明,IRLS图像重建算法和CoSaMP图像重建算法的图像重建质量都要好于传统的EMT图像重建算法,尤其是CoSaMP算法的图像重建质量更佳.     

基于非局部相似模型的压缩感知图像恢复算法

针对压缩感知(Compressed sensing, CS)图像恢复问题, 提出了一种基于非局部相似模型的压缩感知恢复算法, 该算法将传统意义上二维图像块的稀疏性扩展到相似图像块组在三维空间上的稀疏性, 在提高图像表示稀疏度的同时进一步提高了压缩感知图像恢复效率, 恢复图像在纹理和结构保持方面都得到了很大的提升. 在该算法模型求解过程中, 使用增广拉格朗日方法将受限优化问题转换为非受限优化问题, 为减少计算复杂度, 还使用了基于泰勒展开的线性化技术来加速算法求解. 实验结果表明, 该算法的图像恢复性能优于目前主流的压缩感知图像恢复算法.     

图像的多成分混合字典压缩感知表示及重构

信号分解的稀疏程度决定了压缩感知重构信号的精度,针对标准正交基稀疏程度的不足,提出了基于混合字典的压缩感知图像分解和重构方法。构建匹配图像边缘和纹理的二维Gabor字典,将图像在离散余弦字典与建立的二维Gabor字典上进行混合稀疏分解,得到图像的光滑成分、边缘成分和纹理成分。对得到的稀疏成分进行CS观测,通过求解一个优化问题重构图像。实验结果表明,构造的混合字典能够对图像进行更加稀疏的表示,在相同的采样率下,图像的重构质量优于标准正交基分解。     

基于双密度圆对称轮廓波二元分布模型的压缩传感图像重构

压缩感知理论利用图像表示的稀疏先验知识,可以从远小于奈奎斯特抽样率的抽样点中重构图像.图像的稀疏表示和稀疏性度量是影响图像重构性能的两个重要因素.为获得更好的图像稀疏表示,文中根据简单细胞感受野特性,将圆对称轮廓波的一个倍频程尺度分裂为径向带宽比为1.414的两个尺度,构造出双密度圆对称轮廓波变换(DDCSCT).根据DDCSCT的联合分布特性,利用二元分布模型获得了压缩传感图像重构的二阶稀疏性度量.实验结果表明,利用DDCSCT和二阶稀疏准则进行图像重构比现有的图像重构算法在峰值信噪比和主观视觉效果两方面均有显著提高.     

基于压缩感知的图像快速重建方法

基于多种稀疏变换基和观测矩阵的组合,采用正交匹配追踪算法对图像进行重建。在分析各种组合重建效果的基础上,提出一种图像快速重建方法,对图像进行一级小波分解,提取出近似分量子图像,运用压缩感知技术对其进行恢复,综合细节分量和恢复出的近似分量进行小波逆变换,得到重建图像。实验结果表明,该方法在相同的观测值条件下,能减少算法运行时间,提高重建图像质量。     

图像自适应分块的压缩感知采样算法

目的 在图像压缩感知过程中,不管是整体采样还是固定分块采样,都不能充分利用图像的稀疏性,存在采样率与图像重构质量的矛盾。提出了一种基于图像纹理变化的自适应分块感知采样算法ABCS(adaptive block compressed sensing),再结合JPEG量化思想,在不降低图像重构质量的前提下降低采样率,更大地提高压缩比。方法 首先进行图像预分块,计算分析各块纹理复杂度,当图像块纹理复杂度低于相应阈值,选择最佳采样率对各块观测采样,当图像块纹理复杂度高于相应阈值,需再分块,重复上述步骤,达到最小16×16块时停止分块。当最小块的纹理复杂度高于最大阈值采用JPEG量化编码,其他块选择匹配的采样率,以压缩感知方式压缩。结果 ABCS算法与典型的压缩感知重构算法结合并与其原始算法比较,在相近采样率条件下,图像重构质量提高明显,尤其在低采样率下性能更佳,如20%采样率下重构图像PSNR值达到30 dB左右。结论 提出的自适应的分块采样充分利用图像的稀疏分布,提高压缩感知的效率;高复杂纹理块采用JPEG编码处理,避免了重构质量差的缺点,同时减少了重构时间。     

压缩感知图像重构中矩阵互相关性的研究

从测量矩阵和稀疏矩阵的互相关性角度出发,通过对测量矩阵和稀疏矩阵所构成的Gram矩阵进行门限选择,进而经过相应的缩放处理降低互相关性,这样不仅可以获取更多有信息量的测量值,而且可以完成对测量矩阵的优化改进.通过在DWT、DCT下的压缩感知图像重构实验验证了该方法的可行性,恢复效果得到一定程度的提高,相比于传统的小波恢复重构,达到了预期的效果.     

基于小波变换和稀疏表示的图像去噪

传统小波阈值去噪在对图像进行去噪时,并不能很好地保留图像的细节纹理等边缘信息部分.针对这一不足,结合了稀疏表示相关的理论,提出了一种基于小波变换和正交匹配算法相结合的图像去噪算法.首先选取小波函数对含噪图像进行处理,分离出图像的高频和低频小波系数,然后对高频系数结合正交匹配追踪算法,通过多次反复迭代求得高频稀疏分量,再结合低频分量,用逆小波变换得到恢复图像.实验结果表明,在相同的噪声条件下,该算法能取得较好的峰值信噪比(PSNR),获得更好的视觉效果.     

小波变换和稀疏表示相结合的遥感图像融合

针对多光谱图像与全色图像的融合,提出一种结合小波变换和稀疏表示的融合算法.该算法充分利用小波变换具有保持光谱信息这一优势,首先对多光谱图像进行IHS (intensity-hue-satuation)变换,然后对亮度分量和全色图像进行单层小波变换,得到对应的高低频系数.分析高低频系数的特征,对于不能认为是“稀疏”的低频系数采用稀疏表示进行融合;对于可以认为是“稀疏”的高频系数采用图像信息融合规则进行融合.最后进行小波逆变换和IHS逆变换得到融合结果.实验结果表明,该算法最大限度地保留了光谱信息,并提高了空间分辨率.     

基于多尺度稀疏表示的图像融合方法

针对目前基于稀疏表示的常用图像融合算法计算复杂度高以及忽略图像局部特征的问题,提出多尺度稀疏表示(multi-scale sparse representation,MSR)的图像融合方法.充分利用小波多尺度分析较好突出图像局部特征的特点,将其和过完备稀疏表示有效结合;待融合图像在小波解析域中进行小波多层分解,对每个尺度的特征运用K-SVD (kernel singular value decomposition)多尺度字典进行OMP (orthogonal matching pursuit)稀疏编码,并在小波域中各个尺度中进行融合.实验结果表明,与传统的小波变换、轮廓波变换、稀疏表示融合算法相比,该算法更能保证图像局部特征的完整性,实现更好的性能.     

基于脊波变换的图像压缩

对于含有丰富边缘信息的图像,小波变换并不是很有效的表示方法,而脊波对线奇异性图像能够进行最优的逼近.利用脊波变换后的系数之间的相关性,结合SPIHT编码算法设计出基于脊波变换的图像压缩算法以达到压缩图像的目的.实验结果表明,该算法能获得高的压缩率,同时能保持较高的峰值信噪比和良好的重建图像视觉效果.     

基于稀疏表示的SAR图像压缩方法研究

基于过完备字典的图像稀疏表示是一种新的图像表示理论,利用过完备字典的冗余性可以有效地捕捉图像的各种结构特征,从而实现图像的有效表示。采用基于过完备字典稀疏表示的方法实现SAR图像的压缩。为了得到表示图像所需要的信息,只需要存储稀疏分解的系数极其对应的坐标,实现压缩的目的。采用K-SVD算法实现过完备字典的构造。K-SVD算法是一种基于学习的算法,由于训练样本全部来自于图像本身,因此字典能够更好地逼近图像本身的结构,实现稀疏表示。仿真表明对于SAR图像的压缩,算法是有效的,并且优于基于DCT的Jpeg算法和基于小波变换的EZW和SPIHT算法。     

基于Shearlet框架的多尺度去噪算法

目前的经典多尺度系统Curverlet、Contourlet存在的主要缺点之一是它们无法将连续性与数字世界进行统一处理,而Shearlet系统是目前多尺度领域内唯一满足这一性质同时还提供对图像的最优稀疏表示的多尺度系统。提出一种用限制频带的Shearlet变换来进行多尺度分析,其主要通过对图像进行快速PPFT变换,以及加权和加窗处理得到Shearlet系数,通过SURE-LET变换进行噪声估计优化分解系数,最后进行Shearlet重构得到去噪图像。实验结果表明,相比于目前的去噪算法,在PSNR、SSIM和时间上,该算法都有一定的优势。     

基于引导滤波和shearlet稀疏的遥感图像融合算法

针对遥感图像空间分辨率和光谱分辨率不可兼得的情况,结合多尺度变换与稀疏表示,提出一种shearlet稀疏基与引导滤波共同作用的遥感图像融合算法。以IHS融合模型为基础,利用引导滤波作拟合处理,再用shearlet变换分解亮度图像和全色图像,得到图像的高低频子带系数。对低频子图进行稀疏化处理并获取最优稀疏系数,稀疏系数以图像块活跃度取大的标准进行替换融合。基于区域能量和区域方差融合处理对应的高频子图,再利用shearlet反变换获取融合结果。实验结果表明,本文算法能提高图像清晰度以及光谱保留度,在图像完整度和细节考量上远好于其他算法。     

基于曲线波和稀疏表达的卡通—纹理模型

CT图像去噪恢复是医学影像图像处理的基础环节。为解决卡通—纹理模型在医学图像去噪应用中计算困难和精度低的问题,对卡通—纹理模型分解方法进行了扩展。首先,以曲线波变换描述图像卡通—纹理模型中的结构部分;其次,以更稀疏的对偶树复小波变换描述图像卡通—纹理模型中的纹理部分;最后,建立了结合曲线波和稀疏表达的图像卡通—纹理分解模型,并讨论了模型的分解算法。仿真实验结果表明,新方法可有效地解决医学影像图像去噪算法中迭代计算量大的问题,并可提高处理后图像的质量。     

基于引导滤波和shearlet稀疏的遥感图像融合算法

针对遥感图像空间分辨率和光谱分辨率不可兼得的情况,结合多尺度变换与稀疏表示,提出一种shearlet稀疏基与引导滤波共同作用的遥感图像融合算法。以IHS融合模型为基础,利用引导滤波作拟合处理,再用shearlet变换分解亮度图像和全色图像,得到图像的高低频子带系数。对低频子图进行稀疏化处理并获取最优稀疏系数,稀疏系数以图像块活跃度取大的标准进行替换融合。基于区域能量和区域方差融合处理对应的高频子图,再利用shearlet反变换获取融合结果。实验结果表明,本文算法能提高图像清晰度以及光谱保留度,在图像完整度和细节考量上远好于其他算法。