Morphological image fusion using the extracted image regions and details based on multi-scale top-hat transform and toggle contrast operator

Remaining useful information of the original images in the fusion image is very important in image fusion. To be effective for image fusion, a multi-scale top-hat transform and toggle contrast operator based algorithm using the extracted image regions and details is proposed in this paper. Top-hat transform could extract image regions, and operations constructed from toggle contrast operator could extract image details. Moreover, multi-scale top-hat transform and toggle contrast operator could be used to extract the effective image regions and details at multi-scales of the original images. Then, the extracted image regions and details are imported into the final fusion image to form the effective fusion result. Thus, the proposed multi-scale top-hat transform and toggle contrast operator based algorithm is an effective image fusion algorithm to keep more useful image information. The combination of the top-hat transform and toggle contrast operator for effective image fusion is the main contribution of this paper, which is the extension of the previous work using only the toggle contrast operator for edge preserved image fusion. Experimental results on multi-modal and multi-focus images show that the proposed algorithm performs very well for image fusion.     

非平滑血管形态检测方法

为了对数字减影血管造影图象中的血管形态进行准确的检测，提出了一种基于数学形态学与自适应跟踪的对数字减影血管造影图象中血管形态进行检测的算法，该方法首先采用自适应跟踪和匹配滤波来求得图象中指定血管段的中心线，然后使用腐蚀梯度算子实现血管边缘的检测，另外，为了比较不同检测算子的优点，还对其他几种形态学边缘检测算子；如膨胀梯度、Beucer算子、VVL算子的性能进行了分析讨论，实验结果表明，该方法具有重要的临床应用价值，由于它不需对所得到的数字减影血管造影（DSA）图象进行平滑，即可直接对DSA图象进行血管形态检测，且不至丢失图象中血管形态的一些有用信息，因此不仅能够获得较高的精度，并且对血管段的形状也不需严格限制。     

基于MSSTO与NSCT变换的可见光与红外图像增强融合

针对红外与可见光图像融合结果中边缘区域失真严重、对比度差的问题,提出一种基于多尺度顺序 翻转算子(MSSTO)和非下采样轮廓波变换(NSCT)的图像增强融合算法.首先,采用NSCT将图像分解成 高低频系数;其次,利用MSSTO从低频系数中提取出有效的亮、暗信息,并将其注入到融合低频系数中以 合成最终低频系数;再次,高频系数采用局部空间频率加权(LFSW)与区域能量取大的融合方案;最后,对 合成的高低频系数进行反NSCT得到融合图像.实验结果验证了所提出算法的有效性.     

基于小波变换与改进的——Roberts算子融合的图像边缘检测

本文提出了一种改进的Roberts算子,并在此算子边缘检测框架基础上,采用了一种小波多尺度边缘检测方法,对不同尺度下的小波变换子图像,通过改进的Roberts算子对子图像进行空间微分,得到对应尺度上的边缘图像,各尺度下边缘图像通过小波重构、融合运算得到最终的边缘图像.实验结果表明,该算法实现简单,能有效地抑制噪声,补偿...     

基于卷积神经网络模型的医学图像融合

提出了一种新的基于卷积神经网络（CNN）和加权最小二乘法（WLS）的医学图像融合算法。算法主要步骤如下：利用滚动导向滤波（RGF）和高斯滤波（GF）构成的混合多尺度分解工具将源图像分解为基础层和一系列细节层,从而能够更好地保留尺度信息和边缘信息。基于卷积神经网络给出基础层融合规则,该规则能够更好地提取图像特征,使融合图像能够很好继承源图像结构信息、能量信息和强度信息。利用绝对值取大规则和加权最小二乘法优化策略,对细节层进行融合,使融合图像中包含更多的视觉细节信息和具有更高对比度。实验结果表明所提算法在视觉评价和客观评价方面与其他算法相比具有较好的优势,且在急性中风、致命性中风和脑膜瘤这三类疾病图像融合效果更为突出。     

基于小波变换和曲波变换的图像边缘检测新算法

针对图像处理中的边缘检测问题,提出了一种基于小波变换和曲波变换的图像边缘检测新算法。首先对原始图像进行小波变换得到小波边缘图像;然后对原始图像进行曲波变换并使用Canny算子得到曲波边缘图像;最后基于小波变换的窗口内边缘强度自适应融合算法将小波边缘图像和曲波边缘图像进行融合得到最终边缘图像。该方法结合了小波变换描述图像细节特征的优势和曲波变换处理曲线或直线边缘特征的优势,能全面刻画边缘图像的纹理与细节信息,提高了图像清晰度。仿真实例表明了该算法的有效性。     

Face localization based on the morphological multiscale fingerprints

Face localization is a previous step for face recognition systems. We propose morphological multiscale fingerprints (MMF) as a holistic feature extraction technique for face localization. The MMF is computed as the local maxima and minima preserved up to a certain scale in a multiscale analysis based on morphological erosion and dilation. We do not consider any geometrical model of the face features. As an initial validation of our approach, we have compared it with principal component analysis (PCA) over a small custom image database. Afterwards, we have tested it over the CMU image database, with good results. Finally, we present the receiving operator curve (ROC) results as well as some instances of face detection.     

鲁棒的形态学彩色图像边缘检测算法

针对传统边缘检测算子对噪声敏感的缺点,提出一种新的基于数学形态学的彩色图像边缘检测算法。该算法在传统形态学边缘检测算子的基础上,通过综合形态膨胀和形态腐蚀,设计出一种多尺度、多结构元素的抗噪型边缘检测算子,利用新算子对R、G、B三个分量分别检测出图像的边缘分量,对三个边缘分量进行融合得到最终的彩色边缘信息。仿真实验表明,该方法得到的边缘轮廓清晰,边缘定位精度较高,比传统的边缘检测方法具有更好的噪声鲁棒性和边缘细节保护能力。     

基于Shearlet变换和均匀局部二值模式特征的协作表示人脸识别算法

为了获得人脸图像中更丰富的纹理特征以提高人脸识别率,提出了一种基于Shearlet变换和均匀局部二值模式(ULBP)算子提取特征(Shearlet_ULBP特征)的协作表示方法--Shearlet_ULBP CRC用于人脸识别。首先,人脸图像通过Shearlet变换分解,得到多尺度多方向的幅值域图谱,再经过简单的平均融合,获得融合后的幅值域图谱;然后,通过ULBP算子结合分块的方法获得该Shearlet变换后融合图像的直方图特征;最后,结合协作表示的方法来分类所提取到的特征。该方法可以提取到图像更丰富的边缘以及纹理信息,在ORL、Extended Yale B和AR人脸数据库上进行测试,在图像无遮挡的情况下识别率都达到了99%以上,在有遮挡情况下也都达到了91%以上的识别率。实验结果表明,所提方法不仅对于光照、姿态和表情变化具备较强的鲁棒性,同时能在一定程度上处理人脸图像中存在遮挡的情形。     

融合多特征与先验信息的显著性目标检测

目的 图像的显著性目标检测是计算机视觉领域的重要研究课题。针对现有显著性目标检测结果存在的纹理细节刻画不明显和边缘轮廓显示不完整的问题,提出一种融合多特征与先验信息的显著性目标检测方法,该方法能够高效而全面地获取图像中的显著性区域。方法 首先,提取图像感兴趣的点集,计算全局对比度图,利用贝叶斯方法融合凸包和全局对比度图获得对比度特征图。通过多尺度下的颜色直方图得到颜色空间图,根据信息熵定理计算最小信息熵,并将该尺度下的颜色空间图作为颜色特征图。通过反锐化掩模方法提高图像清晰度,利用局部二值算子（LBP）获得纹理特征图。然后,通过图形正则化（GR）和流行排序（MR）算法得到中心先验图和边缘先验图。最后,利用元胞自动机融合对比度特征图、颜色特征图、纹理特征图、中心先验图和边缘先验图获得初级显著图,再通过快速引导滤波器优化处理得到最终显著图。结果 在2个公开的数据集MSRA10K和ECSSD上验证本文算法并与12种具有开源代码的流行算法进行比较,实验结果表明,本文算法在准确率-召回率（PR）曲线、受试者工作特征（ROC）曲线、综合评价指标（F-measure）、平均绝对误差（MAE）和结构化度量指标（S-measure）等方面有显著提升,整体性能优于对比算法。结论 本文算法充分利用了图像的对比度特征、颜色特征、纹理特征,采用中心先验和边缘先验算法,在全面提取显著性区域的同时,能够较好地保留图像的纹理信息和细节信息,使得边缘轮廓更加完整,满足人眼的层次要求和细节要求,并具有一定的适用性。     

大结构元素二值形态学基本操作改进算法

二值图像的数学形态学方法应用广泛,但当涉及的图像和结构元素较大时,操作速度变慢。针对结构元素参考点包括在结构元素中且为单一连通区域的大结构元素,提出了二值形态学膨胀操作的改进算法,首先提取待膨胀二值区域的轮廓,然后对轮廓进行膨胀,再将膨胀结果与原二值区域取并集得到总的膨胀结果;证明了改进膨胀算法与标准膨胀操作的等价性;基于膨胀与腐蚀操作的对偶关系给出了改进的腐蚀算法;给出了改进的开、闭运算算法。在80张高分辨率植物叶片二值图像上进行了腐蚀、膨胀、开运算和闭运算标准方法和改进算法的对比实验,结果表明改进算法可显著提高二值形态学处理的速度。     

Contourlet变换系数加权的医学图像融合

目的 由于获取医学图像的原理和设备不同,不同模式所成图像的质量、空间与时间特性都有较大差别,并且不同模式成像提供了不互相覆盖的互补信息,临床上通常需要对几幅图像进行综合分析来获取信息。方法 为了提高对多源图像融合信息的理解能力,结合Contourlet变换在多尺度和多方向分析方法的优势,将Contourlet变换应用于医学图像融合中。首先将源图像经过Contourlet变换分解获得不同尺度多个方向下的分解系数。其次通过对Contourlet变换后的系数进行分析来确定融合规则。融合规则主要体现在Contourlet变换后图像中的低频子带系数与高频子带系数的优化处理中。针对低频子带主要反映图像细节的特点,对低频子带系数采用区域方差加权融合规则;针对高频子带系数包含图像中有用边缘细节信息的特点,对高频子带系数采用基于主图像的条件加权融合规则。最后经过Contourlet变换重构获得最终融合图像。结果 分别进行了基于Contourlet变换的不同融合规则实验对比分析和不同融合方法实验对比分析。通过主观视觉效果及客观评价指标进行评价,并与传统融合算法进行比较,该算法能够克服融合图像在边缘及轮廓部分变得相对模糊的问题,并能有效地融合多源医学图像信息。结论 提出了一种基于Contourlet变换的区域方差加权和条件加权融合算法。通过对CT与MRI脑部医学图像的仿真实验表明,该算法可以增加多模态医学图像互补信息,并能较好地提高医学图像融合的清晰度。     

基于互导滤波和显著性映射的红外可见光图像融合

为了解决传统多尺度红外可见光融合图像边缘模糊、对比度低和目标不显著的问题,提出一种基于互导滤波和显著性映射的红外可见光图像融合算法。由于互导滤波器能将图像一致结构和不一致结构分离并且具有尺度和保边意识,因此首先利用互导滤波器将原图像分解为具有冗余信息的结构层和不同尺度上具有互补信息的纹理层;其次根据过明或过暗区域更容易引起注意的视觉特点构造图像显著性映射函数对结构层和不同尺度的纹理层进行显著性映射;最后根据不同尺度的结构和纹理特性对图像进行融合重构。在两个数据集上的实验结果表明与传统的多尺度融合方法相比提出的方法在保持图像边缘、增强图像对比度、突出目标方面具有较好的主客观评价效果。     

一种基于区域特征动态加权的自适应图像融合方法

提出了一种基于区域特征动态加权的自适应遥感图像融合方法。该方法首先由输入图像得到其高频、低频图像；进而分别选取一组区域特征进行自适应动态加权，得到相应的高频和低频融合结果；最后，基于一致性准则由高低频融合结果得到最终的融合结果，通过对SAR和TM图像的融合实验，验证了该方法在信息量，边界保持及融合结果一致性方面具有显著优势。     

一种新型煤矿视频监控图像滤波算法

针对煤矿视频监控图像存在噪声强度高且对比度低等问题,提出了一种新型煤矿视频监控图像滤波算法。该算法首先采用自适应Canny算子对图像进行边缘检测,实现边缘图像和非边缘图像的有效分离;然后对边缘图像引入直方图均衡化算法进行处理,以突出图像边缘信息,提高图像对比度;从滤波器的构建、结构元素的设计方面对经典数学形态学滤波算法进行改进,将其应用于非边缘图像的滤波;最后对处理后的边缘图像和非边缘图像引入图像融合机制进行加权融合。实验结果表明,与小波阈值法、经典数学形态学滤波算法相比,该算法具有较好的滤波效果。     

基于多特征融合的交通标志识别算法

综合考虑识别率、时间复杂度以及鲁棒性,提出一种边缘、纹理、颜色多特征融合和支持向量机（SVM）的交通标志识别算法。通过提取能够描述交通标志图像边缘信息的方向梯度直方图（HOG）特征并进行统计平均,与能够表示标志图像内部纹理信息的局部二值模式（LBP）特征融合得到降维后的HOG-maxLBP特征,再级联交通标志的颜色特征作为最终的特征向量,最后利用SVM进行交通标志训练和分类。实验结果表明,该算法不仅提高了交通标志的识别率,而且降低了时间复杂度,增强了系统鲁棒性。     

Toggle and top-hat based morphological contrast operators

Top-hat based contrast operator and toggle contrast operator are two important strategies for image contrast enhancement in mathematical morphology. Top-hat based contrast operator enhances image regions and toggle contrast operator sharpens image. However, top-hat based contrast operator could not well sharpen image and toggle contrast operator could not well enhance image regions. Therefore, composing them together may produce efficient contrast operators which are both efficient for image region enhancement and image sharpening. Two ways of composing of top-hat based contrast operator and toggle contrast operator are discussed in this paper, which produce sequential contrast operators and combined contrast operators. Moreover, the multi scale extensions of these morphological contrast operators are discussed. Experiments have verified that, because the efficiencies of top-hat based contrast operator and toggle contrast operator are composed in the sequential contrast operators and combined contrast operators, the composed operators could both enhance image regions and sharpen image, which enhances the contrast of image and makes image clearer.     

基于多尺度知识学习的深度鲁棒水印算法

针对现有基于深度学习框架的水印算法无法有效保护高维医学图像版权问题,提出一种基于多尺度知识学习的医学图像水印算法用于弥散加权图像的版权保护。首先,提出一个基于多尺度知识学习的水印嵌入网络来嵌入水印,并通过微调的预训练网络提取弥散加权图像的语义、纹理、边缘以及频域信息作为多尺度的知识特征;然后,结合多尺度的知识特征来重构弥散加权图像,并在该过程中冗余地嵌入水印,从而获得视觉上与原始图像高度相似的含水印的弥散加权图像;最后,提出一个基于金字塔特征学习的水印提取网络,并通过在含有水印的弥散加权图像的不同尺度的上下文中学习水印信号的分布相关性来提高算法的鲁棒性。实验结果表明,所提算法重构出的含水印图的平均峰值信噪比（PSNR）达到57.82 dB。由于弥散加权图像在转换为弥散张量图像时需满足一定的弥散性特征,所提算法仅8个像素点的主轴方向偏转角大于5°,且这8个像素点均不在图像的感兴趣区域。此外,该算法所得图像的各项异性（FA）以及平均弥散率（MD）都接近为0,完全满足临床诊断的要求;且面对裁剪强度小于0.7,旋转角度小于15°等常见的噪声攻击,该算法的水印正确率达到95%以上,能有效保护弥散...     

各向异性导向滤波的红外与可见光图像融合

目的 针对红外与可见光图像融合时易产生边缘细节信息丢失、融合结果有光晕伪影等问题，同时为充分获取多源图像的重要特征，将各向异性导向滤波和相位一致性结合，提出一种红外与可见光图像融合算法。方法 首先，采用各向异性导向滤波从源图像获得包含大尺度变化的基础图和包含小尺度细节的系列细节图；其次，利用相位一致性和高斯滤波计算显著图，进而通过对比像素显著性得到初始权重二值图，再利用各向异性导向滤波优化权重图，达到去除噪声和抑制光晕伪影；最后，通过图像重构得到融合结果。结果 从主客观两个方面，将所提方法与卷积神经网络（convolutional neural network，CNN）、双树复小波变换（dual-tree complex wavelet transform，DTCWT）、导向滤波（guided filtering，GFF）和各向异性扩散（anisotropic diffusion，ADF）等4种经典红外与可见光融合方法在TNO公开数据集上进行实验对比。主观分析上，所提算法结果在边缘细节、背景保存和目标完整度等方面均优于其他4种方法；客观分析上，选取互信息（mutual information，MI）、边缘信息保持度（degree of edge information，Q^AB/F）、熵（entropy，EN）和基于梯度的特征互信息（gradient based feature mutual information，FMI_gradient）等4种图像质量评价指数进行综合评价。相较于其他4种方法，本文算法的各项指标均有一定幅度的提高，MI平均值较GFF提高了21.67%，Q^AB/F平均值较CNN提高了20.21%，EN平均值较CNN提高了5.69%，FMI_gradient平均值较GFF提高了3.14%。结论 本文基于各向异性导向滤波融合算法可解决原始导向滤波存在的细节"光晕"问题，有效抑制融合结果中伪影的产生，同时具有尺度感知特性，能更好保留源图像的边缘细节信息和背景信息，提高了融合结果的准确性。     

二进小波与改进的形态学融合的边缘检测算法

针对小波变换边缘检测算法抗噪能力差、图像边缘不连续等缺点,提出一种将二进小波变换与形态学算子融合的边缘检测算法。利用新构造的二进小波滤波器边缘检测算法对含噪图像进行边缘检测,可以保留较多的边缘细节;利用新设计的多结构抗噪形态学算子对含噪图像进行边缘检测,抑制噪声良好;将两种算法得到的边缘结果按一定规则进行融合,利用Laplace算子锐化融合后的图像,得到最终的边缘检测结果。实验结果表明,该融合算法在抑制噪声的同时显示较多的图像细节,检测的图像边缘连续且准确。