低剂量CT图像域各向异性加权最小二乘重建算法

针对低剂量CT重建图像由于过度的量子噪声产生退化的问题,基于统计重建算法提出了一种改进的图像域惩罚加权最小二乘重建算法.该算法对传统PWLS算法的代价函数进行了改进,通过引入各向异性扩散算子,使得算法可以根据图像特征自适应地调整图像的平滑程度,然后采用SOR迭代算法对目标函数进行求解.实验结果表明:该算法重建图像的均方根误差为13.907 3,信噪比为11.748 8,算法可以在有效抑制重建图像条形伪影的同时,保护重建图像的细节与边缘.     

绝对差值排序的全变分低剂量CT重建算法

针对传统全变分(Total Variation,TV)低剂量CT(Computed Tomography,CT)算法在重建图像时出现阶梯效应和模糊图像边缘的问题,提出了基于绝对差值排序(Rank-Ordered Absolute Differences,ROAD)和中值先验(Median Prior,MP)模型的TV低剂量CT重建算法.首先采用ROAD对传统TV模型中的扩散函数进行改进,然后将改进后的TV模型与MP模型结合得到新的惩罚项,最后将该惩罚项应用于基于惩罚加权最小二乘重建算法从而构造新的目标函数.实验结果表明,新算法不仅可以抑制阶梯伪影的产生,还能够很好地保留图像边缘细节信息.     

不同小波基下的SAR图像相干斑抑制性能分析

分析了合成孔径雷达(SAR)图像中相干斑(Speckle)的统计特性。基于小波变换(WT),给出了一种多尺度的Speckle滤波方法,该方法利用小波分解后的HH分量(低频分量)作Speckle抑制,得到图像Speckle的相当大的改进。文中还对不同的小波基进行了理论分析,并利用实验数据,从等效视数(ENL)角度进行了比较,证实了不同小波基下该方法对Speckle具有较好的抑制性能。     

基于残差图分解与平滑块排列的低剂量CT投影降噪算法

针对低剂量CT(Computed Tomography)图像质量严重退化的问题,将平滑块排列(Smooth Patch Ordering,SPO)算法应用于低剂量CT投影降噪中,并通过残差图分解提取图像结构信息以进一步提高SPO算法的去噪性能.首先对低剂量CT投影进行SPO滤波得到初始的降噪投影,然后通过改进的形态分量分析(Morphological Component Analysis,MCA)方法将残差图分解为结构部分和噪声部分,并将残差图中提取的结构部分作为补偿投影,与降噪投影相加得到新的降噪投影.最后利用滤波反投影(Filtered-Back Projection,FBP)方法对新的降噪投影进行重建,获得重建的低剂量CT图像.实验结果证明,与其他传统算法相比,所提算法在低剂量CT重建图像的噪声抑制以及边缘、细节和结构等特征的保持方面都有明显的优越性.     

改进型字典学习的图像超分辨率重建

针对现有算法中字典训练花费的时间非常大,且超分辨率图像重建效果不够理想等问题,提出一种改进型字典学习的超分辨率图像重建算法.该算法在字典训练阶段,先采用PCA对低频样本集进行降维,再单独训练出低频字典,然后利用稀疏表示系数集和高频图像样本集训练出对应的高频字典,从而提高了字典构建速度.在重建阶段,先利用字典重建出初始的高分辨率图像,再根据图像结构自相似的特征,对图像进行结构自相似优化,然后对图像进行全局优化,从而提高了重建图像的质量.实验结果表明,该方法无论是在客观评价指标还是主观视觉效果方面都有明显的提高.     

基于结构张量的自适应稀疏角度CT重建算法

针对全变差稀疏角度CT重建图像出现伪影及过渡平滑的问题,提出一种自适应方向全变差与L_p范数结合的稀疏重建算法.算法利用边缘细化改善结构张量边缘检测精度,然后基于结构张量提取的结构方向信息,自适应地更新方向全变差中的方向及权重.最后采用交替方向乘子法,结合广义软阈值算法求解.实验结果显示,所提算法在主观评价与客观评价上均具有优势,有效抑制了条形伪影,较好地保持了图像边缘,进而提高了稀疏重建图像的质量.     

基于分数阶各向异性扩散和小波的MLEM低剂量CT重建算法

针对低剂量CT重建图像受噪声污染严重的问题,提出了一种基于分数阶各项异性扩散和小波的MLEM低剂量CT重建算法.首先,采用最大似然期望最大化(Maximum Likelihood Expectation Maximization,MLEM)算法重建低剂量投影数据.然后,将小波变换应用于图像,使得图像的低频系数部分集中了主要信息,而高频系数部分集中了边缘和噪声.最后,在低频系数部分进行基于差分的分数阶各项异性扩散,在高频系数部分进行软阈值处理.采用Shepp-Logan和Hot-Cold模型进行低剂量CT图像重建仿真,实验结果表明,本文算法在降低噪声和保持图像细节方面都优于其他算法.     

岩心三维CT图像超分辨率重建

为了提高岩心三维图像分辨率,将调整的锚点邻域回归算法（A+）扩展为三维图像超分辨率重建,提出三维高频修正A+算法.该算法利用已有的高分辨率（HR）岩心三维CT图像和高频修正信息训练高低分辨率字典、高频修正字典、映射矩阵和高频修正映射矩阵.重建时,对每个输入的三维低分辨率（LR）特征块搜索匹配的字典原子以及相应的映射矩阵和高频修正矩阵,通过LR特征向量分别与映射矩阵和高频映射矩阵相乘,直接将三维LR特征映射到HR空间.针对多组岩心三维CT图像进行实验,与其他三维超分辨率算法进行比较.实验结果表明,该算法具有较高的峰值信噪比和结构相似度.     

结合加权引导滤波和小波变换的低照度图像增强算法

针对低照度图像增强处理后存在图像细节差、色彩失真和“光晕伪影”等问题，在HSV颜色空间中处理图像，将V通道分量进行小波变换分解，对低频系数采用改进加权引导滤波替代高斯滤波作为环绕函数的多尺度Retinex算法处理，对高频系数采用改进的阈值函数降噪处理，小波逆变换重构V通道分量，对重构的V通道分量进行Gamma校正处理并转换回RGB颜色空间。实验结果表明，该算法增强后图像亮度提升明显，同时抑制了“光晕伪影”,颜色失真较少且细节丰富。     

基于改进各项异性扩散和小波变换的MLEM低剂量CT重建算法

为了解决低剂量CT重建图像受噪声污染严重的问题,提出了一种基于小波收缩和差分曲率各项异性扩散的MLEM低剂量CT重建算法.该算法首先采用最大似然期望最大化(Maximum Likelihood Expectation Maximization,MLEM)算法对低剂量投影数据进行重建.然后对重建后的图像进行小波变换,对包含噪声少的低频系数进行基于差分曲率的各项异性扩散,对高频系数进行软阈值处理.仿真结果表明:与常用重建算法相比,本文算法处理后的图像更清晰,可以更好地保持图像的纹理等细节信息.     

基于改进Graph Cuts的印刷电路板CT图像分割算法

基于锥束CT的印刷电路板(PCB)无损检测是近年来出现的新的PCB检测手段,但是CT图像中普遍存在的金属伪影容易导致PCB图像的错误分割。为了抑制金属伪影对PCB图像分割的影响,文章提出了一种基于图割的交互式分割方法。利用受金属伪影影响的PCB图像灰度分布特点设计了新的权值函数,并进一步利用了用户输入的信息,将用户选取的种子点信息作为计算区域项权重的重要参数。通过对多组印刷电路板图像进行分割实验比较,结果表明与经典的Graph Cuts和Grabcut等算法相比,文章方法在准确性方面有明显提高。     

随机噪声SAR的相干斑分析

针对不同信号对相干斑的影响,探讨了随机噪声(RN)SAR的相干斑.由于随机噪声信号的非周期性,从物理角度解释了随机噪声SAR的相干斑弱于通常的线性调频信号SAR的相干斑,然后利用拖尾Rayleigh分布,采用标准差和等效视数(ENL)指标对两幅SAR幅度图像的相干斑进行了评价.通过对同一场景的随机噪声SAR幅度图像和线性调频SAR幅度图像相干斑进行仿真分析,结果表明随机噪声SAR的相干斑弱于线性调频SAR的相干斑.     

基于多尺度自适应小波阈值的SAR图像降噪

为了抑制合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)成像系统所固有的相干斑噪声,提出一种小波域的多尺度自适应阈值滤波算法.本算法基于BayesShrink阈值,利用多尺度小波系数的局部统计量估计参数和阈值,并结合空域增强Lee算法的思想,平滑均匀区域,保留斑点发育不完全区域.实验结果表明,相对于传统的空域滤波算法、小波软阈值去噪算法和BayesShrink软阈值算法,本算法等效视数(equivalent number of looks,ENL)和边缘保持指数最高,能有效抑制斑点噪声,并且很好地保存了边缘细节。     

基于极限学习机的图像超分辨率算法

为了进一步提高基于学习的超分辨率图像重建质量,考虑到极限学习机(ELM)具有学习速度快和良好数据预测与分析能力,提出了1种基于极限学习机的图像超分辨率重建方法.在图像稀疏思想下,将高分辨率图像中的高频细节信息作为原子构建冗余字典.具体是提取训练图像的高频信息,采用改进的K-SVD算法对高低分辨率图像进行字典学习,构建对应的特征字典作为极限学习机的输入训练网络参数,建立超分辨率重建模型.最后仿真实验结果表明,所提算法能取得比对比算法更好的实验数据.     

基于NSCT的前视声纳图像融合

针对前视声纳图像清晰程度不同,局部区域模糊的特点,提出一种基于NSCT多尺度分析的前视声纳图像融合算法。首先,对源图像进行NSCT多尺度分解,得到一系列多尺度子带分解系数;然后,根据图像中清晰目标反射声波能量大、对比度高特点,构建前视声纳图像融合规则:分别对低频子带采用Gabor能量,高频子带计算局部对比度指导融合规则,并提出区域一致性校验准则抑制图像噪声,产生融合图像多尺度子带分解系数。最后,应用NSCT逆变换获得融合图像。声纳图像融合对比实验证明提出方法有效性。     

多级字典学习的图像超分辨率算法

改进单级字典学习的图像超分辨率算法,给出一种多级字典学习的图像超分辨率算法。通过多对字典的训练,记录不同层级退化图像和原始高分辨率图像之间的关系,由多对字典预测给定低分辨率图像不同层级丢失的高频信息,将预测出的高频信息与给定的低分辨率图像相加,得到逐级增强的高分辨率图像。在训练图像集相同的条件下,对于无噪声且没有压缩的低分辨率图像,改进算法相比单级字典学习的图像超分辨率算法,恢复出的高分辨率图像的峰值信噪比可平均提高约0.6dB。     

封面图片说明

正封面图片来自本期论文"块核范数的RPCA分解与熵权类稀疏的壁画修复",是兰州交通大学电子与信息工程学院陈永教授课题组提出的块核范数的RPCA分解与熵权类稀疏的壁画修复字典构造过程示意图。首先,采用提出的基于块核范数的RPCA图像分解算法得到待修复壁画的结构层图像。然后,对结构层图像进行类稀疏修复时,采用提出的熵加权的k-means聚类算法,得到结构相似的各子类图像并构造生成相应的类字典。最后,通过奇异值分解和分裂Bregman迭代优化的类稀疏修复方法,     

基于改进Graph Cuts的印刷电路板CT图像分割算法

基于锥束CT的印刷电路板PCB无损检测是近年来出现的新的PCB检测手段,但是CT图像中普遍存在的金属伪影容易导致PCB图像的错误分割。为了抑制金属伪影对PCB图像分割的影响,文章提出了一种基于图割的交互式分割方法。利用受金属伪影影响的PCB图像灰度分布特点设计了新的权值函数,并进一步利用了用户输入的信息,将用户选取的种子点信息作为计算区域项权重的重要参数。通过对多组印刷电路板图像进行分割实验比较,结果表明与经典的Graph Cuts和Grabcut等算法相比,文章方法在准确性方面有明显提高。     

基于冗余字典的高光谱图像超分辨率复原算法

为了提高高光谱图像的空间分辨率,将基于冗余字典的信号稀疏表示理论应用到高光谱图像的超分辨率复原领域,提出一种基于冗余字典的高光谱图像超分辨率复原算法.该算法通过训练一组高低分辨率相对应的冗余字典对,使得高低分辨率相对应的像元曲线在基于各自的冗余字典进行稀疏分解时,具有相同的稀疏表示系数.超分辨率复原过程中,将待复原的低分辨率高光谱图像基于低分辨率冗余字典进行稀疏分解,利用所得的稀疏表示系数和对应的高分辨率字典,重建高分辨率的图像.实验结果表明:与基于图像块字典的超分辨率复原算法及传统的双线性插值图像放大方法相比,重建图像的峰值信噪比(peak signal to noise radio,PSNR)得到了显著提高.该算法将高光谱图像沿光谱维方向进行整体稀疏分解,避免了传统算法逐波段进行超分辨率复原带来的波段间的光谱失真问题,显著降低了算法的运算量.     

基于高频和中频信息的图像超分辨率重建

提出一种基于图像高频和中频信息的超分辨率算法。分别将图像高频和中频作为高分辨图像和低分辨率图像的特征,以图像高频和中频信息作为训练样本对,采用全局迭代收缩方法（ GISA）进行稀疏分解,获得高、中分辨率字典对。根据测试图像对应的中频信息和字典对获得图像高频信息,结合测试图像插值放大结果,经非局部相似性方法处理后获得高分辨率图像。实验结果表明,提出的方法具有较高的重建质量。