基于小波变换与曲波变换的图像插值

提出了一种组合小波变换与曲波变换稀疏约束的图像插值算法。利用小波变换对图像纹理成份和曲波变换对图像卡通成份的稀疏表示特性,首先将图像插值问题转化成稀疏约束的图像重建问题,然后通过迭代投影对复原最优化问题进行求解,从而实现成份自适应的图像插值。实验结果表明,相比于现在有图像插值算法,本文算法可以显著地提高被插值图像的峰值信噪比(PSNR)和视觉质量。     

具有显著异常值的夜间模糊图像非盲去模糊

为了抑制夜间模糊图像中常出现的各类异常值对去模糊的影响,提出了一种基于联合稀疏与最大熵先验的异常值检测与去模糊算法,该算法能够有效检测分布具有稀疏性的异常值。另一类异常值-饱和像素的分布通常具有聚集性,为此设计了一种高度饱和区域周边振铃伪影修正算法作为复原图像的后处理步骤。在包含冲击噪声的数据集上测试表明,本文算法能够对不同密度的噪声有效自适应。在部分饱和模糊图像上的实验显示,本文算法复原图像的平均SSIM值相比其他先进算法提高了0.1以上。     

基于中频的实时图像盲复原算法

图像盲复原是图像处理中的一个热点课题,但往往因速度过慢而难以应用。为了实现实时图像盲复原,提出了图像“中频域”的新概念,利用中频域可以迅捷准确地估计图像的降质点扩展函数（PSF）和复原图像。其中,提出了一种无任何参数的几何法和特殊的平滑法来有效地定位中频域,并导出了一种新的基于中频域的Wiener滤波来实现图像的快速盲复原。然后,针对适合大量成像系统的G类PSF,利用中频域法和单参数导数拟合法导出了一个新的实时图像盲复原算法,并使用了一种快速平滑法来提高速度。实验证明,该算法具有极速、稳定、参数少、功能多的特点,可用于实时图像的反模糊、细节增强和噪声抑制等处理。     

基于小波变换和稀疏成分分析的盲图像分离法

针对图像信号不满足稀疏性条件,不能直接用稀疏成分分析模型进行盲分离的现象,提出一种基于小波变换和稀疏成分分析的盲图像分离法. 利用小波分解将混合图像从空域转化到频域,获取混合图像高频对角分量,在频域空间利用线性聚类稀疏成分分析法估计混合矩阵,进而最终重构源图像. 实验结果表明,该方法能准确有效地提取源图像. 目视结果及相关系数分析结果均表明,与经典独立成分分析法(FASTICA)相比,该方法分离精度高,分离效果好.      

基于小波域的图像增强算法

针对图像边缘增强和滤噪的矛盾,提出了符合视觉特性的基于小波域的图像增强算法.将图像的小波变换结果看成一幅图像,则在空域中的阶跃边,在小波域的高频通道中表现为屋脊边,而空域中的屋脊边,在小波域高频通道中表现为成奇对称的屋脊边缘对.在高频通道中,用高斯函数或升余弦函数拟合屋脊边,用正弦函数拟合屋脊边对.通过修改拟合函数的参数来改变其形状,从而使反变换回来的图像的边缘斜率提高,进而达到图像增强的目的.由于在对屋脊边的识别中采用了方向信息测度,使算法能很好地处理边缘增强和滤噪的矛盾.分别对测试图像和实际图像进行处理,并与传统的高通滤波方法进行了对比,实验结果表明,本文提出的方法具有更好的视觉效果.     

一种SAR图像相干斑噪声抑制新算法

为抑制合成孔径雷达(SAR)图像乘性相干斑噪声,同时有效保护SAR图像的边缘特征,给出了相干斑噪声在小波域的一种加性转换噪声模型．并以此模型为基础,提出了一种非下采样小波包分解下自蛇扩散与改进L1-L2联合优化相结合的相干斑噪声抑制新算法．该算法利用非下采样小波包变换对SAR图像进行多层子带分解,然后对低通子带系数进行自蛇扩散滤波,并将滤波处理后的系数作为原SAR图像在小波域的局部均值估计,再以此局部均值为基础,利用改进的L1-L2联合优化对其他各高频子带系数进行自适应软阈值收缩滤波去噪．最后通过重构滤波后的各子带系数实现SAR图像相干斑噪声抑制．实验表明: 与经典的空域Kuan滤波算法、P-M扩散滤波算法及基于非下采样小波变换的Γ-WMAP算法相比,本算法在SAR图像的相干斑噪声抑制与边缘保护方面均取得了较好的效果．     

基于级数优化的小波去噪MAP图像复原方法

介绍了MAP超分辨力复原方法的原理以及小波滤波去噪的原理和具体方法,由于小波变换具有多分辨率分析和在时频(空频)两域都具有表征信号局部特征的能力,基于小波阈值去噪的图像超分辨力复原方法对于低信噪比图像处理具有独特的优越性,证明了其应用于超分辨率复原算法的有效性,并提出了基于级数优化的小波去噪超分辨力复原算法。     

空间变化模糊的图像复原算法

传统的空间不变的模糊图像复原算法无法对空间变化图像取得良好的复原效果,空间变化的图像复原算法能够较好地复原图像,增强复原图像的可读性。新算法使用奇异值分解法将模糊核分解为基滤波器和系数滤波器的线性组合,提出一种总变分和小波框架双正则化模型。并使用ADMM算法将原问题分解为易于求解的子问题进行独立求解,使得算法能快速迭代收敛,在迭代过程中完成图像的复原与优化。实验结果表明:对于空间变化的模糊图像,提出的新算法能够较好地去模糊,取得较高的峰值信噪比和结构相似度,在主观评价上也具有良好的视觉效果。     

基于冗余字典的一种新的数字图像水印算法

基于图像的超完备字典稀疏表示是一种新的图像表示理论,利用字典的冗余性可以有效地得到图像的几何结构特征,从而实现图像的表示.当前稀疏表示的理论研究主要集中在稀疏分解算法和字典构造算法两方面.基于此稀疏特性,本文提出了一种新的基于冗余字典的数字水印方法.此方法利用图像在超完备字典上的自适应稀疏分解,通过在字典域实现数字水印算法.实验结果证实了本文所提方法的有效性.     

基于小波和Contourlet的改进的图像复原算法

不同的数学变换工具能够有效表示图像的不同细节结构,小波变换能够有效表示图像中的奇异点,而con-tourlet变换能够有效表示奇异线,为了更好地利用不同变换工具的优势,文中提出一种基于小波和Contourlet的改进的图像复原算法。算法首先分别应用不同的小波基和不同的Contourlet基,基于正则化方法求解出复原图像;然后,将经过不同的滤波器组得到的复原图像通过加权平均的方式融合,得到一幅效果较好的恢复图像。实验结果表明,加权平均之后的图像相比使用单一滤波器的复原图像,其改善的信噪比提高0.1～0.5dB。     

基于多正则化约束的图像去运动模糊

针对图像去运动模糊问题的病态性,已有的方法通常引入对图像的正则化约束从而缩小解空间范围使其良态化,但单一的正则化约束并不能很好地估计点扩散函数和复原原始图像。基于此,本文提出一种基于多正则化约束的图像去运动模糊方法。首先,根据图像梯度符合重尾分布的特性,采用归一化的超拉普拉斯先验项作为对图像先验约束的正则项。其次,分析描述图像运动模糊的点扩散函数的内在特性包括稀疏性和连续光滑性;同时,采用点扩散函数自身的L₁范数保证其稀疏性并作为其中一项点扩散函数先验约束的正则项,采用Tikhonov正则化约束保证其连续平滑性并作为另一项点扩散函数先验约束的正则项,避免估计的点扩散函数中存在孤立的点。由于所建立的正则项虽然不可微但其是非严格凸函数,故引入辅助变量采用分裂法和交替求解法对所建能量方程进行求解,并利用小波软阈值公式求解辅助变量。本文方法对合成的运动模糊图像和实际相机抖动造成的自然模糊图像均进行实验,实验结果验证了该模型和求解算法的有效性和快速性。实验结果表明,本文方法提高了点扩散函数估计准确度,同时提高了复原图像质量,具有较好的复原效果。     

基于分数阶全变差和自适应正则化参数的图像去模糊

为更好地复原图像的纹理细节,避免求解图像去模糊模型时面临正则化参数难以选择的问题,提出了一种基于分数阶全变差（FOTV）模型和自适应更新正则化参数的非盲去模糊图像重建方法。首先,在分析不同分数阶下FOTV的幅频响应特性的基础上,采用不同分数阶次的FOTV模型约束图像的平滑（低频）部分和纹理细节（高频）部分,从而建立图像非盲去模糊重建模型。其次,为了有效地求解重建模型和实现两个正则化参数的自适应更新,采用交替方向乘子法(ADMM)将原本含有两个正则化参数的复杂问题分解成两个相对容易的子问题进行求解,每个子问题只含一个正则化参数。最后,根据偏差准则,在迭代求解过程中实现了两个正则化参数的自适应更新。将所提算法应用于包含平滑、边缘和纹理细节的多幅图像中,测试4种不同模糊核下的去模糊效果;与传统的4种去模糊算法相比,实验结果表明所提算法能自适应地更新两个正则化参数,对于纹理细节适中的图像具有较好的去模糊效果。     

稀疏正则化方法的超声信号反卷积

提出了一种在稀疏分解框架下的超声信号反卷积模型,改善了超声成像的质量。该模型包含两个正则项,分别约束信号的光滑性和字典表示的稀疏性,并应用高阶统计量和MA模型估计系统的点扩散函数。模型直接求解很困难,采用分裂Bregman方法交替迭代求解;并对反卷积的信号进行动态滤波、包络检波、二次抽样、动态压缩、灰阶映射等处理,得到超声灰度图像。实验结果表明,该反卷积方法成像比直接成像的分辨率高,图像的对比度得到增强,斑点噪声明显减少。     

Image denoising and boundary extraction based on game theory

Half-quadratic regularization is a classical image denoising method.In removing image noise,the image boundary can be obtained.Since the boundary obtained by the half-quadratic regularization model is too fuzzy and the denoising effect is not ideal,the half-quadratic regularization model is improved by the game method,the image is denoised and the boundary is extracted simultaneously.Two participants are defined,with the classical half-quadratic regularization method used as the target function of denoising,and a relatively novel global sparse gradient model selected as the target function of boundary extraction.The two participants,image denoising and boundary extraction,iterate alternately in a game process,with their convergence points as the Nash equilibrium points.The proposed model is applied to various types of images,and the algorithm proposed can lead to good results in both numerical results and visual effects.Experimental results show that the proposed algorithm can effectively improve the half-quadratic regularization model,thus obtaining better denoising and boundary extraction effects.     

基于改进总变差正则化算法的金属缺陷三维重建方法

为解决电磁层析成像(electromagnetic tomography,EMT)图像重建中的不适定性和病态性,将电磁层析成像用于金属缺陷检测,根据缺陷分布的稀疏性,提出了一种基于改进的总变差正则化算法(total variation,TV)的电磁层析成像图像重建方法,讨论了检测深度与激励频率的关系,利用三维重建算法对金属零件的表面和内部缺陷进行检测。通过仿真和实验评估了所提出算法的性能,并与Tikhonov正则化算法和L1正则化算法的重建图像和相对误差(relative error,RE)进行了比较。仿真和实验结果表明:使用改进的TV正则化算法重建的图像具有更好的图像重建效果和更小的相对误差,相对误差低至0.1左右,可以提高缺陷图像的重建质量和精度。     

Multi-channel fast super-resolution image reconstruction based on matrix observation model

A multi-channel fast super-resolution image reconstruction algorithm based on matrix observation model is proposed in the paper,which consists of three steps to avoid the computational complexity: a single image SR reconstruction step,a registration step and a wavelet-based image fusion. This algorithm decomposes two large matrixes to the tensor product of two little matrixes and uses the natural isomorphism between matrix space and vector space to transform cost function based on matrix-vector products model to matrix form. Furthermore,we prove that the regularization part can be transformed to the matrix formed. The conjugate-gradient method is used to solve this new model. Finally,the wavelet fusion is used to integrate all the registered highresolution images obtained from the single image SR reconstruction step. The proposed algorithm reduces the storage requirement and the calculating complexity,and can be applied to large-dimension low-resolution images.     

一种结合稀疏表示和投影正则化的图像分解方法

结合稀疏表示和投影正则化方法,提出了一种将图像分解为纹理和结构部分的新方法．该方法的基本思想是用两个适当的字典：一个用来描述纹理部分——对偶树复小波变换,另一个用来描述结构部分——基于投影正则化方法的二代曲线波变换,其中投影正则化方法可以很好地指引分解过程, 减少伪吉布斯现象．这两个字典本身是互不相关的,只对它们所描述的部分得到稀疏表示,对另外一部分得不到稀疏表示．实验结果表明, 该算法即节省了运算时间, 又很好地将图像的纹理和结构分开,特别是当图像含有噪声时,它可以很好地将纹理和噪声分开．     

基于数值保真项优化的TDI遥感图像复原方法

提出基于数值保真项优化的时间延迟积分电荷耦合元件（TDI-CCD）振动模糊遥感图像复原方法.针对时间延迟积分（TDI）退化图像点扩散函数（PSF）的空间变化性,根据成像平台颤振信息逐行构建模糊核.通过结合L1正则化和数值保真项优化,提出新的遥感图像去模糊方法,实现对TDI颤振图像的逐行复原.在基于最大后验概率（MAP）构建图像去模糊模型的过程中,将数值保真项扩展到二阶,以更好地保留图像细节.与传统的Richardson-Lucy（RL）算法、全变分方法相比,提出的算法去模糊效果明显.分析在不同积分级数和颤振频率下采用该算法复原后的图像的ssim,该算法体现出很好的普适性.     

小波域正则化遥感图像融合

遥感图像融合过程中,为了在增强空间分辨率的同时减少光谱损失,文章提出了一种改进的强度-色调-饱和度和小波的融合算法,新算法在原算法中,引入正则化技术。以小波域局部高斯模型作为光谱分布先验概率,以全色图小波系数做为空间分布先验概率,以马尔可夫随机场描述空间特征,通过梯度下降法迭代优化,实现了光谱和空间信息总损失最小的图像融合。对美地球资源卫星5的增强专题图像的融合试验证明文中提出的算法可同时提高多光谱及全色图像与融合图像的相关性,有效改善融合效果。     

新型高光谱图像的超分辨率制图方法

由于高光谱图像的应用在很大程度上受限于其较低的空间分辨率,为此提出了一种结合支持向量机和小波变换的高光谱图像超分辨率制图方法．先对高光谱图像进行光谱解混得到分量图,然后对分量图进行一级小波分解．各局域窗内中心像元的3个高频系数与邻域像元低频系数之间的对应关系表示为训练样本,用于支持向量机的学习．训练好的模型用来对低分辨率图像即分量图进行超分辨率制图．实验表明,这种借助小波变换来获取训练样本的学习方法无需先验信息,相比采用BP神经网络学习的方法,支持向量机的超分辨率制图效果更佳．