基于时序多帧投影的空间目标检测算法

为了对星图中空间目标进行检测识别,对基于 SURF（Speed-Up Robust Featrues）算法的星图精确配准技术和美国 SBV（Space-Based Visual）计划采用的 MTI（Moving Target Indicati-or）在轨目标检测算法进行了深入研究,提出一种针对16 Bits 星图的多目标检测算法,具体包括：首先利用 SURF 算法提取序列星图的特征点,根据最小二乘法计算得到的全局运动参数对星图进行精确配准;然后利用一种改进的 MTI 算法对序列星图进行时序多帧投影以抑制背景,得到仅含有疑似目标的序列图像;最后经过目标初始运动状态的建立,速度滤波以及坐标插值得到目标的运动轨迹。利用实拍的20帧序列星图验证算法性能,经本文算法配准后,星像质心的均方误差（RMSE,Root Mean Square Error）最小达到0.3269 pixel,平均值为0.5441 pixel;序列图像中的3个运动目标均被检出,且无虚警。实验结果表明,本文配准算法的精度能够满足时序多帧投影的要求,且目标检测算法符合恒虚警原理。     

基于相关配准的帧间差分算法

针对帧间差分法在摄像头运动时受动态背景严重干扰的问题,提出了一种基于图像配准的运动目标检测算法。首先将中值滤波后的连续两帧图像配准,配准时先在前一帧图像中选取背景,即背景图像,用区域相关法将后一帧图像与背景图像配准;接着将配准后的2帧图像差分得到帧间差分图像,即帧差图像,再用数学形态学的开运算去掉帧差图像中的一些细小噪声;最后将连续两帧去噪后的帧差图像逻辑与运算,得到运动目标检测结果。实验结果表明,在摄像头运动时的动态背景下,该算法有效地抑制了动态背景的干扰,准确地检测出了运动目标的边界,提高了运动目标检测在动态背景下的应用价值。     

多帧超分辨率重建中的图像插值

为了实现多帧超分辨率重建,必须从图像序列中提取子像素信息,因此要求图像的配准精确到子像素级。本文提出了一种超分辨率重建中运动矩阵的构造方法。为了提高矩阵的构造精度,该方法引入图像插值,用性能好但计算量较小的三次插值算子实现插值运算,并比较了三种常用插值核的性能。实验结果表明,选择适当的插值函数不仅不会明显增加计算量,而且可以显著提高矩阵的构造精度,从而大大提高多帧超分辨率重建图像的质量。     

水平路径上多帧湍流退化图像重建

为了重建水平路径上远距离成像系统获取的湍流退化图像,提出去除形变和振铃的分块多帧盲反卷积方法.首先按采集的顺序将图像序列分成若干图像组,通过B-spline基函数配准方法去除非等晕块之间的形变,第二步通过基于块的时域融合算法去除等晕块间的振铃,得到衍射受限的湍流退化图像,最后将所得的多帧图像进行频域重建,复原高质量图像.实验表明,所提出的算法适合于水平路径上获取的退化图像的重建,得到较高的主观视觉图像质量.     

基于先验约束的图像超分辨率复原

图像超分辨率复原是一个典型的不适定问题.近年来,借助先验信息改善图像超分辨率复原效果的方法已成为研究的一个热点,文章提出了一种利用先验图像的灰度分布作为约束的图像超分辨率复原的新方法.首先,利用最小鉴别信息构造复原图像与先验图像的约束,约束结果使得复原图像与给定的先验图像具有最相似的灰度分布;其次,基于置信策略给出自适应的正则化参数选取方法;最后给出实验结果,结果表明文中方法具有较好的复原效果和稳定性.     

基于序列图像的运动目标检测新算法

基于SURF帧间配准和运动历史图像构建,提出了一种基于序列图像的运动目标检测新方法。针对运动检测容易出现虚警的情况,结合多帧关联思想和碰撞检测理论提出多帧碰撞检测算法,以剔除虚假运动目标。在标准测试集上测试序列仿真验证,结果表明,该运动目标检测算法具备较高的查全率以及极高的检测精度和极低的虚警率。     

基于配准的肺4D-CT图像超分辨率重建

肺4D-CT数据在肺癌治疗中有重要意义.但肺4D-CT数据纵向(Z方向)分辨率低,为显示正确比例图像需进行插值运算,由此带来图像的模糊.本文提出了一种基于Active Demons配准的超分辨率重建技术来提高肺4D-CT图像分辨率.我们将不同相位同一位置的低分辨率图像视为不同"帧"图像.首先采用Active Demons配准方法得到不同"帧"图像之间的运动估计;而后采用凸集投影(Projection Onto Convex Set,POCS)超分辨率算法重建高分辨率肺图像.实验结果表明,与三次样条插值和反投影方法相比较,我们的方法能得到更清晰的肺图像,明显增强图像结构.     

一种基于子像素配准视频超分辨率重建方法

为了提高视频的空间分辨率,提出了一种利用帧间运动信息进行超分辨率重建的方法。对于整个视频的重建,提出了一种基于滑动窗的分段重建模型。在每一个滑动窗中,首先对相邻帧进行子像素级精度的运动配准;然后通过迭代反投影算法进行超分辨率重建。在配准算法中,提出了一种基于四参数刚体变换模型的配准方法,通过迭代求解和高斯金字塔图像模型由粗及精地进行运动估计。分别对模拟图像及实拍彩色视频进行重建,实验结果表明,该配准算法具有较高的精度,重建算法取得了较高的峰值信噪比(PSNR)值,重建视频具有更好的视觉效果和更高的分辨率能力,可被广泛应用于在帧间主要存在平移和旋转运动的视频序列的超分辨率重建。     

基于图像分辨率增强算法的场景生成技术

针对高分辨率真实感的虚拟环境及场景浏览时变焦观察的需要,研究了基于图像的高分辨率场景生成技术。图像分辨率增强技术是指利用已采样的信息来重新构建分辨率更高的场景图像,包含单帧图像的分辨率增强和多帧图像序列的分辨率增强两种技术。对于单帧图像的分辨率增强技术,提出了一种基于熵变分的图像分辨率增强算法。该算法在贝叶斯估计和最大熵原理的基础上,将图像像素点梯度信息应用到图像分辨率增强中,从而建立起一种基于图像梯度信息的各向异性自适应分辨率增强算法。对于多帧图像序列的超分辨率复原技术,在单帧熵变分模型的基础上,将双边滤波技术引入到图像超分辨率复原中,建立了一种基于广义熵变分的图像超分辨率复原模型,提出了一种基于几何距离和梯度信息的双重加权各向异性分辨率增强算法。实验结果表明:使用本文算法得到的高分辨率复原图像具有较高的峰值信噪比和视觉质量,与传统图像分辨率增强算法相比具有一定的优势。     

前景重配准的改进帧间误差最小化非均匀性校正算法

由于基于帧间配准误差最小化的非均匀性校正算法（IRLMS）在对红外图像非均匀性的校正过程中,对于存在运动前景的场景缺乏对运动前景位移的准确估计,和配准精度较低时校正参数不能自适应地控制其更新速率,产生鬼影现象。为了解决这一问题,提出了一种改进的帧间误差最小化非均匀性校正方法。该方法使用LK 光流对场景中的运动前景进行重新配准,估计出运动位移,修正误差图像,以克服前景运动产生的鬼影现象;同时通过估计出相邻帧图像之间去除非均匀性后的相位相关矩阵的峰值,以其峰值自适应地修正参数更新的速率,以克服在配准精度较低时校正参数更新过快造成的影响。实验结果表明:该方法能够克服前景运动和配准精度较低时产生的鬼影现象,有效地提高了IRLMS 算法的实用性。