扩散PDE彩色图像滤波方法

研究基于函数极小化、基于散度和基于迹算子的3个不同层次的彩色图像滤波方法,并将它们统一到一个各向异性扩散PDEs(Partial Differential Equation).提出一个新的扩散PDE方法,该方法在实现一致扩散滤波的同时很好地保持了图像的边缘信息,另一方面,由于该方法具有局部几何结构特性,因此通过适当地选择不同的平滑函数即可满足特殊的需求.最后,展示了基于该方法的彩色图像去噪、修补等应用结果.     

一种基于局部方向尺度的各向异性扩散图像滤波方法

针对图像滤波去噪模糊边缘结构的弊端,提出了一种基于局部方向尺度的各向异性扩散图像滤波方法。该方法首先为图像中每个象素定义相应的局部方向尺度,然后利用象素的局部方向尺度在边缘附近或细小结构的小区域内进行小尺度扩散滤波,而在较大的均匀区域的内部则进行大尺度扩散滤波。实验结果表明算法比现存的各向异性扩散滤波方法在保持图像的细小结构和对象边缘方面具有更好的性能。     

基于非局部均值滤波的结构保持相干斑噪声抑制方法

提出了一种基于非局部均值滤波的合成孔径雷达(SAR)图像相干斑噪声抑制新方法.与传统方法相比,该方法通过利用SAR图像块之间的相似性来辨别具有相同结构属性的像素,从而实现在抑制相干斑噪声的同时有效减少图像结构信息的损失.针对SAR图像中各种结构基元相似性的特点,进一步采用两级非局部均值滤波,来削弱相干斑噪声对结构相似性度量的影响,提高去噪性能.通过采用添加不同程度相干斑噪声的合成sAR图像和真实SAR图像对提出的方法进行评价,实验结果表明,与传统的Lee滤波方法,增强的Lee滤波方法以及各向异性扩散相干斑抑制方法相比,提出的方法在相干斑噪声抑制尤其是结构信息保持性能上有显著提高.     

改进各向异性扩散模型在图像滤波去噪中的应用

为了增强锅炉水位计图像滤波去噪效果,提高图像清晰度,便于后期液位计图像识别研究,通过分析P-M各向异性扩散模型、选择扩散模型及You Yu-Li和Kaveh M四阶偏微分方程的滤波去噪算法,提出了改进各向异性扩散模型滤波算法.所提算法对Perona和Malik两个扩散函数均值化,并引入标准差作为梯度期望值的偏差裕度,结合了P-M各向异性扩散模型保边缘特性的优点,并消除了由于传统各向异性滤波算法迭代过度所造成的阶梯缺陷问题,确保图像有用信息不缺失和像素点平滑度.实验结果表明:所提算法能够更好地降低噪声对目标信号提取产生的影响,提高了图像识别鲁棒性,增强了图像平滑滤波效果,保证了锅炉水位计图像边缘清晰度和完整性.     

改进非局部均值滤波的SAR图像降噪

在非局部均值滤波(NLMF)的基础上,通过预生成相似集与2DPCA(two-dimensional principle component analysis)对NLMF进行改进,提出一种新的SAR(synthetic aperture radar)图像降噪方法。在NLMF算法框架下,针对SAR图像噪声的特点,首先经预处理选择邻近的子图像生成相似集,然后通过2DPCA提取子图像的主要特征,此过程减小了斑点噪声对相似性度量的影响,最后在降维后子图像的基础上进行相似性度量。通过仿真SAR图像和真实SAR图像的降噪实验,将本文方法与经典Lee滤波、Kuan滤波、Gamma-Map滤波和NLMF滤波相比较,结果表明,该方法无论在边缘保持还是一致区域的平滑上,都能取得较好的效果,是一种有效的SAR图像降噪算法。     

各向异性扩散与高斯差分模型的多聚焦图像融合方法

利用各向异性扩散模型具有良好的边缘保持特性,提出一种基于各向异性扩散滤波与高斯滤波差分规则的图像融合算法。各向异性扩散方程对图像进行滤波操作,在图像的同质区域实施正向扩散以平滑图像,而在图像边缘实行较弱平滑以保护边缘细节信息。将通过各向异性扩散模型处理的图像与经过高斯函数滤波的结果图像进行差分操作,可以得到图像的高频系数信息。为提高健壮性,对高频系数进行小窗口累加,其作为像素选择准则,再分别从原始图像中直接获取对应的像素值组成融合结果图像。实验结果表明,所提出的方法可以有效地融合源图像信息,非常适合多聚焦     

基于图像局部结构的扩散平滑

各向异性扩散平滑去噪的主要特点是扩散方向的选择性与定向扩散能力,有效表征信号或图像的局部结构特征是各向异性扩散的基础,传统的梯度表示方法极易受到噪声干扰。该文在分析图像局部结构表征方式的基础上,定义一个图像的局部各向异性强度参数M,提出一个新的扩散方程。试验测试显示,新扩散模型相对于ALM模型与CAZ模型具有更好的噪声压制能力和定向扩散能力,信噪比分别提高了0.1 dB~0.8 dB和0.3 dB~1.2 dB。     

基于图像局部结构的扩散平滑

各向异性扩散平滑去噪的主要特点是扩散方向的选择性与定向扩散能力,有效表征信号或图像的局部结构特征是各向异性扩散的基础,传统的梯度表示方法极易受到噪声干扰.该文在分析图像局部结构表征方式的基础上,定义一个图像的局部各向异性强度参数M,提出一个新的扩散方程.试验测试显示,新扩散模型相对于ALM模型与CAZ模型具有更好的噪声压制能力和定向扩散能力,信噪比分别提高了0.1 dB～0.8 dB和0.3 dB～1.2 dB.     

基于改进的各向异性扩散方程的医学超声图像降噪方法

提出了一种基于各向异性扩散方程的改进方法.通过将Perona和Malik各向异性扩散模型(P-M模型)中的扩散方向由四方向扩展到八方向,使图像细节信息得到增强,并提出一种新的扩散系数计算方法,克服了以往方法中收敛速度过快的问题,且新的梯度算子能更好地区分噪声点和检测边缘区域.仿真医学超声图像降噪实验表明,该方法的滤波效果和保边性能优于经典的P-M方程和林石算子,同时迭代时间也大大减少,是一种有效地医学超声图像降噪方法.     

基于变指数各向异性扩散和非局部的最大似然期望最大低剂量CT重建算法

针对低剂量计算机断层扫描(CT)重建图像发生严重衰退的问题,提出一种基于变指数和非局部的最大似然期望最大(MLEM)低剂量CT重建算法。该算法考虑了传统各向异性扩散中降噪不充分的缺点,把可以有效折中热传导和各向异性扩散(P-M)这两种模型的变指数,以及代替梯度检测边缘和细节的相似度函数运用到传统各向异性扩散中,从而达到所期望的效果。该算法在每次迭代中首先采用基本的MLEM算法对低剂量CT投影数据进行重建; 然后利用基于非局部的相似性测度以及变指数和模糊数学的理论对各向异性扩散的扩散函数进行改进,用改进后的各向异性扩散对重建图像进行降噪;最后使用中值滤波对图像进行处理从而消除脉冲噪声点。实验结果表明,所提出算法的均方绝对误差、归一化均方距离均比有序子集惩罚最小二乘(OS-PLS)、有序子集惩罚最大似然一步迟疑(OS-PML-OSL)、基于传统P-M、基于方差的算法小,获得了高达10.52的信噪比。该算法重建出的图像可以在有效消除噪声的同时较好地保持图像的边缘和细节信息。     

引入欧氏距离的各向异性扩散相干斑抑制

目的 相干斑噪声严重影响SAR影像解译。抑制相干斑同时,获取较好的边缘保持效果始终是相干斑抑制的重点。针对该问题,提出一种引入欧氏距离的各向异性扩散（EDAD）相干斑抑制方法。方法 EDAD算法以P-M模型与SRAD算法为基础,利用邻近像素间区域欧氏距离代替原有边缘检测算子,自适应区分同质区与异质区,有效构造各向异性扩散系数,完成相干斑抑制。结果 运用EDAD算法与现存各向异性扩散算法对截取的两景TanDEM-X影像进行试验研究并比较各类算法的评估参数。EDAD算法的等效视数分别为3.996与5.859,均高于其他算法,体现优越的相干斑抑制能力;EDAD算法相干斑抑制前后比值影像的均值分别为0.999与1.001,方差分别为0.270与0.269,较其他算法均更接近理想值1与0.273,展现更优边缘保持与相干斑抑制能力。结论 本文算法可有效提高边缘检测能力,获取更优相干斑抑制效果。经验证,对分布较散的弱相干斑区域与分布较集中的强相干斑区域均有较好适用性。     

An Anisotropic Fourth-Order Diffusion Filter for Image Noise Removal

Fourth-order nonlinear diffusion filters used for image noise removal are mainly isotropic filters. It means that the spatially varying diffusivity determined by a diffusion function is applied on the image regardless of the orientation of its local features. However, the optimal choice of parameters in the numerical solver of these filters for having a minimal distortion of the image features results in forming speckle noise on the denoised image and a very slow convergence rate especially when the noise level is moderately high. In this paper, a new fourth-order nonlinear diffusion filter is introduced, which has an anisotropic behavior on the image features. In the proposed filter, it is shown that a suitable choice for a set of diffusivity functions to unevenly control the strength of the diffusion on the directions of the level set and gradient leads to a good edge preservation capability compared to the other diffusion or regularization filters. The comparison of the results obtained by the proposed filter with those of the other second and fourth-order filters shows that the proposed method produces a noticeable improvement in the quality of denoised images evaluated subjectively and quantitatively.     

SAR图像相干斑抑制研究进展

相干斑抑制是SAR图像处理领域的研究热点之一,也是SAR图像解译和应用中的关键步骤,因此SAR图像的相干斑抑制算法具有重要的研究价值。在简要介绍SAR图像相干斑的产生机理和数学模型的基础上,综述了国内外相干斑抑制的最新研究成果,重点分析了空域滤波和变换域滤波两类方法。从算法的可行性角度出发,分析了几种具有代表性的相干斑抑制方法及其优缺点,总结了常用相干斑抑制效果评价指标,最后对今后工作方向进行了展望。     

一种新的边缘保留各向异性扩散方法

由于超声图像中的斑点严重影响了图像质量,也增加了临床诊断与治疗的困难,因此对于噪声图像,往往要先用高斯卷积对图像进行一定的平滑,再通过求微分来检测边缘。为了更好地滤除超声图像中的斑点,通过构造基于高斯卷积的结构张量,并将其引入到各向异性扩散方法中,实验结果表明,这种新的各向异性扩散方法不仅能有效地抑制斑点噪声,而且能检测并保留图像边缘与细节特征。     

基于各向异性扩散的图像平滑及在三维重构预处理中的应用

采用基于各向异性扩散的偏微分方程，其初始值为输入图像，转化为差分格式迭代求解滤波结果。在去除噪声的同时，保持重要的边缘和局部细节。在此基础上提出了8向的各向异性扩散和边缘增强的处理技术，取得了满意的结果，并将此切片图像经聚类分群运用到三维重构中，使重构的效果更好。     

基于对数压缩的超声各向异性扩散去噪方法

针对当前超声图像去噪算法很难同时做到降噪和边缘保持的情况,在进行各向异性扩散模型研究的基础上,提出基于对数压缩的改进各向异性扩散算法（LCAD）去除超声散斑噪声。算法将图像对数压缩后进行噪声分布模型估计,然后构造基于广义伽马分布的扩散系数,在扩散过程中达到降噪和边缘保持效果。     

SRAD-CNN for adaptive synthetic aperture radar image classification

The performance of synthetic aperture radar (SAR) image classification based on a conventional convolutional neural network (CNN) is limited by a trade-off between immunity to speckle noise and the ability to locate boundaries accurately. Difficulties regarding the accurate location of boundaries are a result of the smoothing effect of the pooling layer. To address this issue, we propose a novel framework called SRAD-CNN for SAR image classification. In this framework, we apply a filtering layer constructed according to prior knowledge of the speckle reducing anisotropic diffusion (SRAD) filter. The filtering layer can not only reduce speckle but also enhance the boundaries. The main parameter that controls the degree of filtering can be optimized adaptively by a backpropagation algorithm. Image patches adaptively filtered by the filtering layer are then put into the CNN layers to assign a label. Due to the effect of the filtering layer, for our proposed SRAD-CNN, both the speckle noise immunity and the sensitivity to boundaries are superior to those of conventional CNN.To confirm the performance of the proposed SRAD-CNN, we conducted experiments using both simulated and real SAR images. The experimental results demonstrated that the parameter of the filtering layer could be optimized adaptively for different scenes, different noise levels, and different image resolutions. The SRAD-CNN outperformed the conventional CNN in both overall classification accuracy and maintenance of boundary accuracy on images with different resolutions and noise levels with limited training samples.     

基于多小波域SOT结构的SAR图像去噪与压缩算法*

合成孔径雷达（SAR）图像固有的相干斑噪声严重影响了SAR图像的判读和进一步压缩处理,提出一种在多小波域将空间方向树（SOT）去噪与压缩相结合的SAR图像压缩算法。首先利用SOT对高频子带的多小波系数进行软阈值去噪,滤除相干斑噪声;然后采用改进的多级树集合分裂（SPIHT）算法编码形成嵌入式码流。利用大量的机载SAR图像对该算法进行了仿真验证,实验结果表明采用该算法进行SAR图像压缩提高了重建图像的PSNR,同时对相干斑噪声进行了有效的抑制。     

联合结构张量和变指数正则变分医学图像复原

利用图像局部特征,提出了一种基于[Lp]范数的变指数正则变分模型。采用结构张量作为[Lp]范数算子的自适应调整参数,克服了传统算子对噪声敏感的缺陷。从扩散的角度看,该模型是各向异性的,在图像同质区趋于平滑滤波,在图像渐变区趋于沿边缘方向扩散。该方法在扩散的同时更好地保持图像的边缘细节。实验结果表明,该方法对医学图像的复原效果优于其他几种变指数变分模型,各种客观性能指标也更佳。     

An improved speckle-reduction algorithm for SAR images based on anisotropic diffusion

This paper mainly studies the algorithm of anisotropic diffusion for speckle noise removal of SAR images. Because the Gauss curvature driven diffusion method is sensitive to the noise and is of low efficiency on suppressing the speckle noise, an improved denoising algorithm is proposed. The new algorithm introduces the difference curvature as the diffusion coefficients of the function, which solves the problem that Gauss curvature driven diffusion is sensitive to the speckle noise, further, Tukey’s biweight function is used to control the curvature diffusion model, which can not only better protect edges, but also automatically control the diffusion. Numerical experiments show that the improved algorithm can preserve the information of textures, edges while inhibiting the speckle of SAR images.