基于噪声水平估计的图像盲去噪

三维块匹配(BM3D)去噪是当前去噪性能最好的算法之一。但由于时间复杂度较高,而且需要输入精确的图像噪声水平参数,极大地限制该算法的广泛应用。因此,文中首先采用基于网格的块匹配策略,提出快速三维块匹配(FBM3D)算法。然后提出基于迭代的盲图像噪声水平估计算法,由SVM学习算法确定迭代的初始值,再由图像质量判定迭代是否终止。测试实验表明,与原始的BM3D算法相比,该算法在计算效率、视觉感知效果和定量评测方面均有明显改善。     

一种新的全变分块匹配声呐图像降噪算法研究

乘性斑点噪声广泛存在于声呐图像中,严重影响图像质量,该噪声服从瑞利分布 特性。为此,结合基于全变分算法与三维块匹配图像降噪算法(BM3D)设计思路,提出了一种新 的全变分块匹配声纳图像降噪算法。首先对含噪声呐图像利用 2-范数进行块匹配分组;其次由 于声呐图像模糊、纹理细节信息较少等特点,用全变分算法对分组后的图像块进行滤波降噪; 最后对滤波后的图像块进行加权聚类得到降噪后图像。经过实验结果显示,该算法相对于经典 的 Lee 滤波、Frost 滤波、BM3D 和全变分算法有更好的降噪效果。     

基于BM3D预处理的纹理光照不变特征提取算法

为消除光照变化对图像结构信息的影响,提出基于三维块匹配（BM3D）预处理的纹理光照不变特征提取算法。基于BM3D算法的良好降噪特性,该方法首先对图像各颜色通道采用BM3D降噪,利用小波变换得到各颜色通道对数域的低频和高频分量,然后对低、高频分量分别运用小波降噪和Bayes-Shrink算法降噪,并构造光照不变量,最后采用主成分分析(PCA)降低特征维度,取得特征向量,并利用K-最近特征线分类器进行图像分类。在Outex_TC_00014纹理数据库的实验结果表明,该算法具有较好的分类效果。     

小波域三维块匹配图像去噪

提出了一种关于图像去噪的三维块匹配算法（BM3D算法）的改进算法。它不仅保留了三维块匹配算法好的性质,而且最大的优点是能大大减少计算量,缩短运算时间。算法包括三个步骤：首先,对含噪图像进行小波分解;其次,对小波分解后的高频分量用三维块匹配（BM3D）算法进行去噪处理;最后,用处理后的结果进行小波重构得到去噪图像。给出了该算法的详细实现过程,并把它与以前的三维块匹配算法进行了比较。结果表明,改进后的算法,不但保留了三维块匹配算法在去噪方面好的性质,而且大大减少了运算量。     

基于改进BM3D算法的椒盐噪声去噪

在处理由椒盐噪声污染的高对比度图像时,使用传统的三维块匹配算法（Block-Matching and 3D filtering,BM3D）去噪不能有效保留图像的边缘和纹理细节,在图像的边缘会出现边缘振铃效应。为了改善传统BM3D算法在处理椒盐噪声时的不足,提出了用边缘方向代替水平方向搜索相似块的BM3D改进去噪算法。实验结果表明,改进BM3D算法获得的相似块数量是传统BM3D算法的3倍,峰值信噪比（PSNR）也得到进一步提高,在去除椒盐噪声的同时也使图像边缘得到有效保留。     

基于BM3D图像去噪算法的参数研究

BM3D算法是目前最好的图像去噪算法之一,最近提出的很多更有效的去噪算法都是以BM3D算法作为对比基准。BM3D算法先通过块匹配生成三维矩阵,然后在三维变换域去噪,最后逆变换还原图片。通过对BM3D算法的深入研究,发现BM3D算法的性能与它的参数密切相关。针对BM3D算法的参数进行了实验统计,并对BM3D算法的参数设置进行了总结。实验不仅验证了BM3D算法在图像去噪方面取得了较好效果,而且为BM3D算法的参数设定提供了借鉴。     

基于对象的三维医学图像形状自适应编码算法

提出了一种针对三维医学图像已知诊断对象区域的形状自适应小波编码方法.该算法仅对对象区域内的像素应用形状自适应小波变换去相关,变换后,对象在变换域中的系数个数与图像域的像素保持相同.为了实现快速无损变换,提出一种基于提升的形状自适应小波变换方法.通过分析形状自适应变换后无效系数的位置,又提出一种改进的OB-3DSPECK(object-based set partitioned embedded block coder)算法,取消了对象区域外无效块或系数的符号输出,即只输出两种符号码流到自适应算术编码器.对于三维医学图像的对象区域,该算法能够提供有损到无损的渐进编解码.实验结果表明,该算法平均SNR比OB-3DSPECK提高0.5dB.此外,由于减少了一种符号输出,使得算术编码过程可选.     

基于深度先验及非局部相似性的压缩感知核磁共振成像

针对现有压缩感知核磁共振成像（CSMRI）算法在低采样率下重构质量低的问题,提出一种融合深度先验及非局部相似性的成像方法。首先,利用深度去噪器和块匹配三维滤波（BM3D）去噪器构建能够融合多种图像先验知识的稀疏表示模型;其次,将该模型作为正则化项,利用高度欠采样的k空间数据构建压缩感知核磁共振成像优化模型;最后,利用交替优化方法求解构建的优化问题。所提出的算法不仅能够通过深度去噪器利用深度先验,还能够通过BM3D去噪器利用图像的非局部相似性来进行图像重建。实验结果表明,与基于BM3D的重建算法相比,该算法在采样率为0.02、0.06、0.09及0.13情况下重构的平均峰值信噪比高出约1 dB;此外,从视觉角度,与现有的基于小波树稀疏性的核磁共振成像算法WaTMRI、基于字典学习的核磁共振成像算法DLMRI、基于字典更新及块匹配和三维滤波的核磁共振成像算法DUMRI-BM3D等相比,所提算法重构的图像包含大量纹理信息,与原始图像最接近。     

基于深度先验及非局部相似性的压缩感知核磁共振成像

针对现有压缩感知核磁共振成像（CSMRI）算法在低采样率下重构质量低的问题，提出一种融合深度先验及非局部相似性的成像方法。首先，利用深度去噪器和块匹配三维滤波（BM3D）去噪器构建能够融合多种图像先验知识的稀疏表示模型；其次，将该模型作为正则化项，利用高度欠采样的k空间数据构建压缩感知核磁共振成像优化模型；最后，利用交替优化方法求解构建的优化问题。所提出的算法不仅能够通过深度去噪器利用深度先验，还能够通过BM3D去噪器利用图像的非局部相似性来进行图像重建。实验结果表明，与基于BM3D的重建算法相比，该算法在采样率为0.02、0.06、0.09及0.13情况下重构的平均峰值信噪比高出约1 dB；此外，从视觉角度，与现有的基于小波树稀疏性的核磁共振成像算法WaTMRI、基于字典学习的核磁共振成像算法DLMRI、基于字典更新及块匹配和三维滤波的核磁共振成像算法DUMRI-BM3D等相比，所提算法重构的图像包含大量纹理信息，与原始图像最接近。     

侧扫声呐图像的3维块匹配降斑方法

斑点噪声是影响侧扫声呐图像质量的主要因素,降斑处理对侧扫声呐图像的判别与分析非常重要。针对侧扫声呐图像自身特性和斑点噪声分布特点,提出一种基于3维块匹配(BM3D)的降斑方法。根据海底散射模型,得到侧扫声呐图像斑点噪声的瑞利分布模型,然后通过高斯光滑函数幂变换将瑞利分布的噪声转化为高斯分布,通过对数变换将乘性噪声转变为加性噪声,再进行自适应的BM3D滤波,最后采用逆变换得到降斑图像。实验结果表明,该方法在降噪、边缘和纹理保持等方面均优于空间域、小波域、Curvelet域的一些降斑方法。     

基于分块奇异值分解的两级图像去噪算法

为了更有效地进行图像去噪, 提出了一种基于分块奇异值分解(Singular value decomposition, SVD) 的两级图像去噪方法, 该方法首先将含噪图像中具有相似结构的图像块组织成具有很强相关性的图像块组; 然后, 利用二维奇异值分解去除图像块组中每个相似块的内部相关性, 利用一维奇异值分解去除相似图像块组之间的冗余; 最后, 通过硬阈值方法收缩变换系数实现图像与噪声的有效分离. 为了进一步提高去噪效果, 对含噪图像再次进行上述操作. 不同的是, 在第二级去噪过程中,相似图像块组根据第一级估计出的图像计算获得且相似图像块间的相关性通过离散余弦变换去除. 仿真实验表明, 提出的两级图像去噪算法不仅可以较大程度地去除图像噪声, 还能有效保留图像细节, 取得了良好的去噪效果.     

局部均值噪声估计的盲3维滤波降噪算法

目的 图像在获取和传输的过程中很容易受到噪声的干扰,图像降噪作为众多图像处理系统的预处理模块在过去数十年中得到了广泛的研究。在已提出的降噪算法中,往往采用加性高斯白噪声模型AWGN（additive white Gaussian noise）为噪声建模,噪声水平（严重程度）由方差参数控制。经典的BM3D 3维滤波算法属于非盲降噪（non-blind denoising algorithm）算法,在实际使用中需要由人工评估图像噪声水平并设置参数,存在着噪声评估值随机性大而导致无法获得最佳降噪效果的问题。为此,提出了一种新的局部均值噪声估计（LME）算法并作为BM3D算法的前置预处理模块。方法 本文专注于利用基于自然统计规律（NSS）的图像质量感知特征和局部均值估计技术构建图像噪声水平预测器,并通过它高效地获得噪声图像中准确的噪声水平值。关于自然场景统计方面的研究表明,无失真的自然场景图像在空域或者频率域上具有显著的统计规律,一旦受到噪声干扰会产生规律性的偏移,可以提取这些特征值作为反映图像质量好坏的图像质量感知特征。另外,局部均值估计因其简单而高效率的预测特性被采用。具体实现上,在具有广泛代表性且未受噪声干扰图像集合上添加不同噪声水平的高斯噪声构建失真图像集合,然后利用小波变换对这些失真图像进行不同尺度和不同方向的分解,再用广义高斯分布模型（GGD）提取子带滤波系数的统计信息构成描述图像失真程度的特征矢量,最后用每幅失真图像上所提取的特征矢量及对其所施加的高斯噪声水平值构成了失真特征矢量库。在降噪阶段,用相同的特征提取方法提取待降噪的图像的特征矢量并在失真特征矢量库中检索出与之类似的若干特征矢量及它们所对应的噪声水平值,然后用局部均值法估计出待降噪图像中高斯噪声大小作为经典BM3D算法的输入参数。结果 改进后的BM3D算法转换为盲降噪算法,称为BM3D-LME（block-matching and 3D filtering based on local means estimation）算法。准确的噪声估计对于诸如图像降噪,图像超分辨率和图像分割等图像处理任务非常重要。已经验证了所提出噪声水平估计算法的准确性、鲁棒性和有效性。结论 相对人工进行噪声估计,LME算法能够准确、快速地估算出任意待降噪图像中的噪声大小。配合BM3D算法使用后,有效提高了它的实际降噪效果并扩大它的应用范围。     

Sparse phase imaging based on complex domain nonlocal BM3D techniques

The paper is addressed to 2D phase and amplitude estimation of complex-valued signals – that is, in particular, to estimation of modulo-2π interferometric phase images from periodic and noisy observations. These degradation mechanisms make phase image estimation a challenging problem. A sparse nonlocal data-adaptive imaging formalized in complex domain is used for phase and amplitude image reconstruction. Following the procedure of patch-based technique, the image is partitioned into small overlapping square patches. Block Matching Three Dimensional (BM3D) technique is developed for forming complex domain sparse spectral representations of complex-valued data. High Order Singular Value Decomposition (HOSVD) applied to BM3D groups enables the design of the orthonormal complex domain 3D transforms which are data adaptive and different for each BM3Ds group. An iterative version of the complex domain BM3D is designed from variational formulation of the problem. The convergence of this algorithm is shown. The effectiveness of the new sparse coding based algorithms is illustrated in simulation experiments where they demonstrate the state-of-the-art performance.     

结合加权核范数与全变分的图像二级去噪

为提升图像去噪后的视觉感受,提出一种加权核范数最小化（WNNM）结合全变分（TV）的二级图像降噪方法。首先对含噪图像进行TV基础去噪,其次用噪声图像与基础去噪结果图做差分运算,并对差分后的结果自适应维纳滤波,然后将滤波后图像与基础TV降噪图像叠加,利用块匹配做相似补丁收集,最后运用加权核范数最小化进行二次去噪,得到最终降噪图像。通过与原WNNM、三维块匹配去噪（BM3D）、漏斗自相似非局部去噪（FNLM）方法对比,该方法不仅对平滑区域有较优的降噪效果,同时处理了漏斗自相似非局部去噪与BM3D在高噪声情况下带来花斑与假条纹状况,并且使结构纹理信息最大化相似。