基于双通道卷积神经网络的图像单失真类型判定方法

针对图像单失真类型判定算法对部分失真类型判定精度低的问题,提出了一种基于双通道卷积神经网络（CNN）的图像单失真类型判定方法。首先,对图像进行裁剪以得到固定尺寸的图像块,并对图像块进行Haar小波变换从而得到高频信息图;然后,将图像块与对应的高频信息图分别输入到不同通道卷积层中以提取深层特征图后,对深层特征进行融合并输入到全连接层中;最后,将全连接层最后一层的值输入到Softmax函数分类器中得到图像单失真类型概率分布。LIVE数据库上的实验结果表明,所提方法的图像单失真类型判定准确率达到了95.21%,并且对JPEG2000和快速衰落失真这两种失真类型的判定精度相较用于对比的其他五种图像单失真类型判定方法分别提升了至少6.69个百分点和2.46个百分点。所提方法能够准确地判定出图像中存在的单失真类型。     

基于序列图像的三维重构

提出了一种基于序列图像的三维重构方法。在相机标定的基础上,利用两幅图像间的匹配关系得到一个初始的三维模型,然后利用剩余图像与初始模型间的匹配关系,采用反投影映射的方法计算出剩余图像的外方位元素。最后经过稠密匹配、三角剖分和纹理渲染得到物体的三维模型。实验结果表明,相机标定精度较高的情况下,采用该算法能够得到较低失真的三维模型。     

图像失真条件下的模板匹配算法研究

传统模板匹配算法在图像出现局部遮挡、形变等失真情况时适用性不高,为提高图像失真时的匹配性能,本文提出一种基于等距有效点的局部模板匹配算法。首先,利用局部图像网格处理方法得到候选局部特征向量;然后,根据对应坐标位置的局部相似度提出一种等距有效点的判定方法;最后,通过归一化等距有效点数量及其相似度得到综合相似度。利用局部相似度对失真部分进行筛除,从而使得参与综合相似度计算部分的特征值更准确,进一步增大了综合相似度的真实性和可靠性。本文算法在原始图像集和干扰图像集中的匹配率均为100.0%;在遮挡图像集和形变图像集中则分别为94.1%和83.3%。实验结果表明该算法在图像失真条件下具备较强的抗干扰性,且对噪声和光照变化也具备鲁棒性。     

基于JPEG量化失真的合成图像盲检测

主要针对JPEG图像合成伪造,提出了一种基于量化失真的合成图像盲检测算法。首先针对合成图像以JPEG和非JPEG不同的存储方式,分别估计原始量化矩阵;然后用估计的原始量化矩阵对合成图像再压缩,计算压缩前后的量化失真;最后通过判断合成图像不同区域量化失真的大小,实现窜改区域的自动检测和定位。实验结果表明:算法能有效地检测JPEG和非JPEG两种不同存储方式的合成图像。     

基于QBFM矩和三维结构的图像哈希算法

为了增强图像哈希算法的分类性能并提高拷贝检测的准确率和效率,提出基于QBFM矩和三维结构的图像哈希算法。首先对彩色图像进行规格化处理,并通过多尺度融合得到高斯融合图像和拉普拉斯融合图像,再对两种融合图像分别提取QBFM特征。同时直接在RGB颜色空间提取高斯融合图像的梯度图像并构造三维模型,利用不同视角下梯度峰顶和峰谷曲线的凹凸点信息得到三维局部结构特征;再对三维模型等距切分,统计各切面的像素数和方差作为三维全局结构特征。最后,将图像的QBFM特征和三维特征结合并置乱构成最终的哈希序列。实验结果表明,算法在鲁棒性和区分性之间有更好的平衡;与现有的哈希算法相比具有较好的图像分类性能;在拷贝检测实验中,算法具有最优的查全率和查准率。     

结合天空识别和暗通道原理的图像去雾

目的 目前较为流行的去雾算法对天空区域的处理效果不佳,容易造成方块效应以及色彩严重失真.针对该问题,提出一种基于天空识别和暗通道原理的单幅图像去雾方法.方法 天空识别算法,将雾图分为天空与非天空部分,对其分别估计透射率图,通过大气散射模型得到复原图像;针对利用暗通道原理得到的去雾图像普遍偏暗的问题,对其进行色彩重映射,以增加图像亮度,提升图像视觉效果.结果 大量实验结果表明,本文算法复原的图像清晰自然,尤其是天空区域平滑明亮,取得了很好的去雾效果.结论 基于天空识别,提出了一种新颖的单幅图像去雾算法.与He Kaiming以及Tarel的算法相比,去雾后图像整体效果更佳.     

皮肤镜图像散焦模糊与光照不均混叠时的无参考质量评价

皮肤镜图像的采集质量直接影响后续的分析诊断结果.针对皮肤镜图像在采集过程中可能出现的散焦模糊和光 照不均两种类型的失真,提出了一种有效的无参考图像质量评价算法. 通过频率特性分析我们发现,散焦模糊主要 影响离散余弦变换（Discrete cosine transform,DCT）后的直流分量,而光照不均则主要影响第一交流分量.针对该特性,论文在频率域设计质量评价模型,首先将散焦模糊与光照不均两种失真成功分离,进而分别计算失真程度,给出评价指标.实验结 果表明,本文提出的算法既可以对散焦模糊或光照不均单一失真类型的皮肤镜图像进行质量评价,也可以对两种失真类型 同时存在的复杂皮肤图像进行评价,给出的评价结果稳定客观、互相独立,且与主观评价结果相一致.     

无参考屏幕内容图像质量评价

随着多客户端交互多媒体应用的快速发展,屏幕内容图像（Screen content image,SCI）的分发和处理与日俱增.图像质量评价课题的研究是其它许多应用的基础,至今图像质量评价课题研究的重点是传统自然图像,因此针对屏幕图像质量评价的研究就变的非常迫切和必要.客观图像质量评价算法的提出的基础建立在标准图像质量评价数据库上.本文首先构建了一个大规模的屏幕内容图像质量评价数据库（Immersive Media Laboratory screen content image quality database,IML-SCIQD）.IML-SCIQD数据库包含参考图像25张以及经过10种失真处理的1250张失真图像.以建立的IML-SCIQD数据库为基础,考虑到屏幕内容图像图像区域和文本区域的视觉感知差异,在基于自然场景统计的无参考方法的启发下,本文提出了针对屏幕内容图像的无参考评价算法（Natural Scene Statistics based No Reference Screen Content Image Quality Assessment metric,NSNRS）.NSNRS算法首先分别计算图像区域和文本区域的质量分数,再将这两个区域的质量分数结合起来得到整幅失真图像的质量分数.该算法与其它12种经典的客观评价算法,包括全参考算法,部分参考算法与无参考算法,在IML-SCIQD数据库和SIQAD数据库上进行了性能测试和对比,结果表明本文提出的算法优于经典的的无参考评价算法;就整个数据库而言,本文提出的算法可以达到与全参考方法相当的性能.     

基于小波变换多聚焦图像融合算法改进

传统于小波变换多聚焦图像融合算法忽略了低频分量融合处理,这样会导致边缘失真问题.为了解决这个问题,文章提出了一种改进小波变换多聚焦图像融合算法,该算法的核心思想是对待融合图像进行多尺度分解,这样得到的图像就包含了低频图像,在对高频图像进行处理的同时,对低频图像使用局部区域梯度信息的方法进行处理.测试结果表明,和传统的融合方法相比本方法的融合结果效果更好.     

超光谱图像的三维小波嵌入零块压缩编码

超光谱图像作为一种三维图像,其海量的数据导致在有限带宽信道上传输和存储非常困难,必须对它进行有效的压缩编码.提出了一种基于非对称三维小波变换(3D wavelet transform,简称3DWT)和三维集合块分裂的超光谱遥感图像压缩方法.因为大多数超光谱图像在各个方向上具有非对称的统计特性,所以利用非对称三维小波变换去除图像的谱间和空间冗余.与传统的对称三维小波变换相比,非对称的三维小波变换能够更有效地去除相邻谱段间的冗余.提出了一种改进的3DSPECK(3D set partitioning embedded block)算法--非对称三维集合分裂块算法(asymmetric transform 3DSPECK,简称AT-3DSPECK),并被用于编码变换后的系数.根据变换系数的能量分布特点,三维零块分裂和三维octave子带分裂方法被有效地结合在所提出的AT-3DSPECK算法中.为了优化率失真和加速编码速度,也给出了一种零块优化排序的快速算法.实验测试表明:AT-3DSPECK算法的平均PSNR(peak signal to noise ratio)分别比AT-3DSPIHT(asymmetric transform 3D set partitioning in hierarchical trees)和3DSPECK算法高0.4dB和1.4dB.此外,AT-3DSPECK还具有比零树算法更快的编码速度.     

基于表面粗糙度的三维模型质量评价研究

数字水印的嵌入会引起三维模型数据的失真,正确评价含水印三维模型的质量可以为三维水印算法的测评提供统一标准。提出了一种新的三维模型质量的评价方法,它首先利用网格模型中二面角为基本度量单位计算出整个原始三维模型的粗糙度,然后在嵌入水印以后用同样的方法计算出含水印三维模型的粗糙度,最后得到嵌入水印前后粗糙度的增量,并将其作为水印嵌入对三维模型造成的失真度的度量。大量实验结果表明,相比传统的质量评价方法,该方法更加适用于三维网格模型。该质量评价方法还可用于评价各种水印攻击对含水印三维模型造成损害的程度。     

Surface orientation from a projected grid

Two simple methods are given for obtaining the surface shape using a projected grid. After the camera is calibrated to the 3-D workspace, the only input date needed for the computation of surface normals are grid intersect points in a single 2-D image. The first method performs nonlinear computations based on the distortion of the lengths of the grid edges and does not require a full calibration matrix. The second method requires that a full parallel projection model of the imaging is available, which enables it to compute 3-D normals using simple linear computations. The linear method performed better overall in the experiments, but both methods produced normals within 4-8° of known 3-D directions. These methods appear to be superior to methods based on shape-from-shading because the results are comparable, yet the equipment setup is simpler and the processing is not very sensitive to object reflectance     

基于未标定单平面造影图像的冠状动脉树三维重建

提出了一种基于两幅未标定单平面造影图像的冠状动脉树三维重建新方法.该方法在不对设备和图像进行标定的情况下,仍然能够对低阶的畸变进行校正,对C型臂运动模型进行估计,并且充分利用到了病床的运动信息;同时,该方法不仅能够用于投影焦距不变的系统,同样也能够应用于投影焦距发生较大改变的系统,具有较大的灵活性.实验结果统计表明:该文提出的冠状动脉三维重建方法具有较高的有效性和鲁棒性,能够获得小于0.26mm的重投影误差,大大提高了基于非标定造影图像冠状动脉三维重建的精度.     

一种Grangeat圆轨迹锥束CT重建阴影区域填充方法

通过分析圆轨迹锥束CT(cone-beam CT,简称CBCT)扫描Radon域的数据缺失问题,比较了前人提出的Radon阴影区域数据缺失填充方法的特点,提出了一种基于距离权重变量的阴影区域填充方法.该方法采用阴影区域边界数据作为数据源,以距离作为权重函数计算填充数据.计算机模拟重建实验表明,所提出的方法在填充数据准确度、减少伪影、大锥角图像重建等方面比简单的常数填充法以及衍生算法效果更好.该填充方法特别适用于Grangeat类锥束CT重建算法,拓展了圆周锥束CT的实际应用范围.     

两种二维交叉熵阈值法等价性证明及快速实现

二维直方图斜分最大类间交叉熵阈值(TOSMICE)法和二维交叉熵直线型阈值(TMCELT)法是两种有效的分割方法,且都是二维交叉熵阈值法,为了考查二者分割结果是否相同,提出对两种二维交叉熵阈值法的等价性探讨。首先分析两种二维交叉熵阈值法：虽然名称不同但经过证明其分割原理相同,然后对两种选取公式进行推导得到一种最简阈值选取公式,从而证明了二者的等价性,随之提出基于最简公式的一般递推算法,最后将二维直方图分布特性与这种算法有机结合得到新型快速的递推算法。实验结果表明,两种方法获取的阈值相等,分割结果相同;并且与当前二维直方图斜分递推算法相比,所提出的新型递推算法速度更快。     

Implicit and explicit camera calibration: theory and experiments

By implicit camera calibration, we mean the process of calibrating a camera without explicitly computing its physical parameters. Implicit calibration can be used for both three-dimensional (3-D) measurement and generation of image coordinates. In this paper, we present a new implicit model based on the generalized projective mappings between the image plane and two calibration planes. The back-projection and projection processes are modelled separately to ease the computation of distorted image coordinates from known world points. A set of constraints of perspectivity is derived to relate the transformation parameters of the two calibration planes. Under the assumption of the radial distortion model, we present a computationally efficient method for explicitly correcting the distortion of image coordinates in frame buffer without involving the computation of camera position and orientation. By combining with any linear calibration techniques, this method makes explicit the camera physical parameters. Extensive experimental comparison of our methods with the classic photogrammetric method and Tsai's (1986) method in the aspects of 3-D measurement (both absolute and relative errors), the prediction of image coordinates, and the effect of the number of calibration points, is made using real images from 15 different depth values     

A 2-phase 2-D thresholding algorithm

When using 2-D thresholding to segment images, the used threshold would partition the 2-D histogram into four quadrants, two of which are corresponding to the object and background, while the other two are corresponding to edges and noise. However, unsuccessful segmentation will often happen because many existing 2-D thresholding methods ignore edges and noise quadrants in calculation. To solve this problem, in this paper a novel 2-D threshold line segmentation strategy is proposed, in which the second threshold point is determined adaptively by considering the information of incorrectly classified pixels. The experiments on typical images demonstrated that the proposed method achieves very competitive segmentation results in comparison with the existing representative methods.     

Numerical method for shape optimization using meshfree method

A numerical method for continuum-based shape design sensitivity analysis and optimization using the meshfree method is proposed. The reproducing kernel particle method is used for domain discretization in conjunction with the Gauss integration method. Special features of the meshfree method from a sensitivity analysis viewpoint are discussed, including the treatment of essential boundary conditions, and the dependence of the shape function on the design variation. It is shown that the mesh distortion that exists in the finite element-based design approach is effectively resolved for large shape changing design problems through 2-D and 3-D numerical examples. The number of design iterations is reduced because of the accurate sensitivity information.