基于稀疏恢复与优化的显著性目标检测算法

针对目前基于稀疏表示的显著性检测算法中存在的边界显著性检测不足、字典表达能力不够等问题,提出一种基于稀疏恢复与优化的检测算法。首先对图像进行滤波平滑和超像素分割,并从边界与内部超像素中挑选可靠的背景种子构建稀疏字典;然后基于该字典对整幅图像进行稀疏恢复,根据稀疏恢复误差生成初始显著图;再运用改进的基于聚类的二次优化模型对初始显著图进行优化;最后经过多尺度融合得到最终显著图。在三大公开测试数据集上的实验结果表明,所提算法能够保持高效快速、无训练等优点,同时性能优于目前主流的非训练类算法,在处理边界显著性方面表现优异,具有较强的鲁棒性。     

基于融合多层卷积特征的显著性区域提取

针对目前卷积神经网络提取图像特征不充分导致的显著性提取效果不明显的问题,提出了一种多层卷积特征融合的自编码显著性区域提取算法.在使用卷积网络提取图像特征时,其浅层卷积特征一般提取的是图像的细节特征如颜色、纹理和位置特征,深层次卷积特征一般是图像的语义特征,在编码层将浅层卷积特征经过下采样融合到深层次的卷积特征中,并将深层次卷积特征进行上采样融合到浅层卷积特征中,实验表明这样可以大大提高编码质量;在解码中将编码时的卷积特征也进行融合,可以获取到解码丢失的信息进而得到更优的解码图像.此外还设计了逐层监督的方式来指导解码层的训练,即用标准的区域提取图进行下采样作为每一层解码层的标准图进行监督训练.实验结果表明,该方法可以在PAGRN的基础上将F度量平均提升0.071,平均绝对误差MEA平均降低0.031.     

基于全局和局部短期稀疏表示的显著性检测

显著性检测是计算机视觉研究的一个重要问题。提出了一种由底向上的基于稀疏表示的显著性检测新算法。一般显著性检测主要包含两个部分,即图像特征提取和显著性度量。对于一幅给定的图像,首先利用独立成分分析(ICA)方法提取图像特征,然后用一个局部和全局模型对图像进行显著性度量。其中,利用一种低秩表示方法提取全局显著性,以及利用一种稀疏编码方法提取局部显著性。最后融合局部和全局显著图得到最终的显著图。在一个人眼关注数据库上与目前几种流行的方法进行了对比实验,实验结果显示所提出的方法能够得到更高的视觉关注预测准确率。     

融合深度模型和传统模型的显著性检测

目的 显著性检测是图像和视觉领域一个基础问题,传统模型对于显著性物体的边界保留较好,但是对显著性目标的自信度不够高,召回率低,而深度学习模型对于显著性物体的自信度高,但是其结果边界粗糙,准确率较低。针对这两种模型各自的优缺点,提出一种显著性模型以综合利用两种方法的优点并抑制各自的不足。方法 首先改进最新的密集卷积网络,训练了一个基于该网络的全卷积网络（FCN）显著性模型,同时选取一个现有的基于超像素的显著性回归模型,在得到两种模型的显著性结果图后,提出一种融合算法,融合两种方法的结果以得到最终优化结果,该算法通过显著性结果Hadamard积和像素间显著性值的一对一非线性映射,将FCN结果与传统模型的结果相融合。结果 实验在4个数据集上与最新的10种方法进行了比较,在HKU-IS数据集中,相比于性能第2的模型,F值提高了2.6%;在MSRA数据集中,相比于性能第2的模型,F值提高了2.2%,MAE降低了5.6%;在DUT-OMRON数据集中,相比于性能第2的模型,F值提高了5.6%,MAE降低了17.4%。同时也在MSRA数据集中进行了对比实验以验证融合算法的有效性,对比实验结果表明提出的融合算法改善了显著性检测的效果。结论 本文所提出的显著性模型,综合了传统模型和深度学习模型的优点,使显著性检测结果更加准确。     

基于区域对比信息混合编码的图像显著性检测方法

图像显著性检测是为了检测到能够引起视觉注意力的对象区域,利用混合的特征编码能够避免单一的特征编码在检测图像中对象显著性和显著区域精确边界时候的不足.提出一种基于图像区域对比信息和图像语义信息混合编码的图像显著性检测方法.结合图像对比信息编码以及原始图像的语义信息编码,通过卷积神经网络来进行图像显著性检测,保证对显著对象...     

深度卷积神经网络的显著性检测

目的 显著性检测问题是近年来的研究热点之一,针对许多传统方法都存在着特征学习不足和鲁棒检测效果不好等问题,提出一种新的基于深度卷积神经网络的显著性检测模型.方法 首先,利用超像素的方法聚类相似特征的像素点,仿人脑视皮层细胞提取目标边缘,得到区域和边缘特征.然后,通过深度卷积神经网络学习图像的区域与边缘特征,获取相应的目标检测显著度置信图.最后,将深度卷积神经网络输出的置信度融入到条件随机场,求取能量最小化,实现显著性与非显著性判别,完成显著性检测任务.结果 在两个常用的视觉检测数据库上进行实验,本文算法的检测精度与当前最好的方法相比,在MSAR数据库上检测精度相对提升大约1.5%,在Berkeley数据库上提升效果更加明显,达到了5%.此外,无论是自然场景还是人工建筑场景、大目标与小目标,检测的效果都是最好的.结论 本文融合多特征的深度学习方法与单一浅层人工特征的方法相比更有优势,它避免了手工标定特征所带来的不确定性,具有更好的鲁棒性与普适性,从主观视觉愉悦度和客观检测准确度两方面说明了算法的有效性.     

基于全卷积神经网络与低秩稀疏分解的显著性检测

为了准确检测复杂背景下的显著区域,提出一种全卷积神经网络与低秩稀疏分解相结合的显著性检测方法,将图像分解为代表背景的低秩矩阵和对应显著区域的稀疏噪声,结合利用全卷积神经网络学习得到的高层语义先验知识,检测图像中的显著区域.首先,对原图像进行超像素聚类,并提取每个超像素的颜色、纹理和边缘特征,据此构成特征矩阵;然后,在MSRA数据库中,基于梯度下降法学习得到特征变换矩阵,利用全卷积神经网络学习得到高层语义先验知识;接着,利用特征变换矩阵和高层语义先验知识矩阵对特征矩阵进行变换;最后,利用鲁棒主成分分析算法对变换后的矩阵进行低秩稀疏分解,并根据分解得到的稀疏噪声计算显著图.在公开数据集上进行实验验证,并与当前流行的方法进行对比,实验结果表明,本文方法能够准确地检测感兴趣区域,是一种有效的自然图像目标检测与分割的预处理方法.     

一种基于图像特征稀疏约束的显著性检测算法

为了选择有效的图像特征,并将这些特征融合以进行图像的显著区域检测,提出一种基于图像特征稀疏约束的显著性检测算法。该算法首先建立一个包括多种图像特征的特征池,之后假设图像的显著图由特征池中特征的线性组合来表示,并用线性回归的方法从眼动追踪数据库的信息中学习出该线性组合的权重参数;在学习的过程中,对线性回归的系数加一个稀疏约束条件,使得某些不重要特征对应的系数在最优化过程中自动收缩为0,从而达到特征选择的目的。实验结果表明,该模型的检测时间较短,可以得到较高的检测准确率。与传统基于特征融合的显著性检测模型相比,本算法避免了选择特征和构造融合参数的盲目性。     

基于卷积神经网络的显著性检测

显著性检测在图像处理领域应用广泛,当前显著性检测主要有自底而上与自顶而下及一些相关或改进算法,它们各有优势和缺陷。提出了一种基于卷积神经网络的显著性检测算法,利用卷积神经网络在图像处理方面强大的功能提取图像特征,进行特征融合,最后得到显著性图,用于显著性检测。将本文方法与传统的显著性检测方法进行对比,发现本文方法效果显著。     

基于深度展开模型的毫米波稀疏成像算法

针对传统压缩感知算法的高计算成本问题,从稀疏信号的恢复角度出发,提出一种基于深度展开模型的稀疏成像算法。首先构建复数稀疏重建网络VAMP-Net,在该网络中,复数形式的降采样回波信号被拆分成实部和虚部作为输入,接着代入到基于VAMP算法的迭代块中,最后通过卷积神经模块进行最优非线性稀疏变换,得到恢复的实部和虚部信号,两者进行合并后得到恢复的目标图像。对于所提算法,采用人工合成的数据集在不同目标密集程度、迭代次数和噪声环境下进行仿真实验,并与传统的迭代收缩阈值算法和深度学习重构算法进行比较。再使用不同程度稀疏性的数据进行实测验证。实验结果表明,该算法重构的图像在NMSE、TBR、重构耗时以及内存使用上有更好的表现。     

超像素条件随机场下的RGB-D视频显著性检测

目的 视觉显著性在众多视觉驱动的应用中具有重要作用,这些应用领域出现了从2维视觉到3维视觉的转换,从而基于RGB-D数据的显著性模型引起了广泛关注。与2维图像的显著性不同,RGB-D显著性包含了许多不同模态的线索。多模态线索之间存在互补和竞争关系,如何有效地利用和融合这些线索仍是一个挑战。传统的融合模型很难充分利用多模态线索之间的优势,因此研究了RGB-D显著性形成过程中多模态线索融合的问题。方法 提出了一种基于超像素下条件随机场的RGB-D显著性检测模型。提取不同模态的显著性线索,包括平面线索、深度线索和运动线索等。以超像素为单位建立条件随机场模型,联合多模态线索的影响和图像邻域显著值平滑约束,设计了一个全局能量函数作为模型的优化目标,刻画了多模态线索之间的相互作用机制。其中,多模态线索在能量函数中的权重因子由卷积神经网络学习得到。结果 实验在两个公开的RGB-D视频显著性数据集上与6种显著性检测方法进行了比较,所提模型在所有相关数据集和评价指标上都优于当前最先进的模型。相比于第2高的指标,所提模型的AUC（area under curve）,sAUC（shuffled AUC）,SIM（similarity）,PCC（Pearson correlation coefficient）和NSS（normalized scanpath saliency）指标在IRCCyN数据集上分别提升了2.3%,2.3%,18.9%,21.6%和56.2%;在DML-iTrack-3D数据集上分别提升了2.0%,1.4%,29.1%,10.6%,23.3%。此外还进行了模型内部的比较,验证了所提融合方法优于其他传统融合方法。结论 本文提出的RGB-D显著性检测模型中的条件随机场和卷积神经网络充分利用了不同模态线索的优势,将它们有效融合,提升了显著性检测模型的性能,能在视觉驱动的应用领域发挥一定作用。     

边缘引导的双注意力图像拼接检测网络

目的 伪造图像给众多行业埋下了隐患,这会造成大量潜在的经济损失。方法 提出一种边缘引导的双注意力图像拼接检测网络(boundary-guided dual attention network,BDA-Net),该网络通过将空间通道依赖和边缘预测集成到网络提取的特征中来得到预测结果。首先,提出一种称为预测分支的编解码模型,该分支作为模型的主干网络,可以提取和融合不同分辨率的特征图。其次,为了捕捉不同维度的依赖关系并增强网络对感兴趣区域的关注能力,设计了一个沿多维度进行特征编码的坐标—空间注意力模块(coordinate-spatial attention module,CSAM)。最后,设计了一条边缘引导分支来捕获篡改区域和非篡改区域之间的微小边缘痕迹,以辅助预测分支进行更好的分割。结果 实验使用4个图像拼接数据集与多种方法进行比较,评价指标为F1值。在Columbia数据集中,与排名第1的模型相比,F1值仅相差1.6%。在NIST16 Splicing(National Institute of Standards and Technology 16 Splicing)数据集中,F1值与最好的模型略有差距。而在检测难度更高的CASIA2.0 Splicing(Chinese Academy of Sciences Institute of Automation Dataset 2.0 Splicing)和IMD2020(Image Manipulated Datasets 2020)数据集中,BDA-Net的F1值相比排名第2的模型分别提高了15.3%和11.9%。为了验证模型的鲁棒性,还对图像施加JPEG压缩、高斯模糊、锐化、高斯噪声和椒盐噪声攻击。实验结果表明,BDA-Net的鲁棒性明显优于其他模型。结论 本文方法充分利用深度学习模型的优点和图像拼接检测领域的专业知识,能有效提升模型性能。与现有的检测方法相比,具有更强的检测能力和更好的稳定性。     

基于卷积神经网络的路面裂缝检测

对路面图像块预标记,根据预标记结果对路面图像进行强度归一化预处理,在保留裂缝信息的同时,减少背景光照不均的影响.将预处理后的路面图像输入卷积神经网络(CNN)模型实现路面图像裂缝的检测.由于路面裂缝分布复杂,在训练网络时,使用不同尺度和不同角度的路面图像进行模型训练,使得网络能够检测不同裂缝形状.实验结果显示:裂缝检测结果较好.     

红外与可见光图像分组融合的视觉Transformer

目的 针对传统红外与可见光图像融合方法中人工设计特征提取和特征融合的局限性,以及基于卷积神经网络(convolutional neural networks, CNN)的方法无法有效提取图像中的全局上下文信息和特征融合过程中融合不充分的问题,本文提出了基于视觉Transformer和分组渐进式融合策略的端到端无监督图像融合网络。方法 首先,将在通道维度上进行自注意力计算的多头转置注意力模块和通道注意力模块组合成视觉Transformer,多头转置注意力模块解决了自注意力计算量随像素大小呈次方增大的问题,通道注意力可以强化突出特征。其次,将CNN和设计的视觉Transformer并联组成局部—全局特征提取模块,用来提取源图像中的局部细节信息和全局上下文信息,使提取的特征既具有通用性又具有全局性。此外,为了避免融合过程中信息丢失,通过将特征分组和构造渐进残差结构的方式进行特征融合。最后,通过解码融合特征得到最终的融合图像。结果 实验在TNO数据集和RoadScene数据集上与6种方法进行比较。主观上看,本文方法能够有效融合红外图像和可见光图像中的互补信息,得到优质的融合图像。从客观定量分析...     

Blind Image Deblurring via Adaptive Optimization with Flexible Sparse Structure Control

Blind image deblurring is a long-standing ill-posed inverse problem which aims to recover a latent sharp image given only a blurry observation. So far, existing studies have designed many effective priors w.r.t. the latent image within the maximum a posteriori (MAP) framework in order to narrow down the solution space. These non-convex priors are always integrated into the final deblurring model, which makes the optimization challenging. However, due to unknown image distribution, complex kernel structure and non-uniform noises in real-world scenarios, it is indeed challenging to explicitly design a fixed prior for all cases. Thus we adopt the idea of adaptive optimization and propose the sparse structure control (SSC) for the latent image during the optimization process. In this paper, we only formulate the necessary optimization constraints in a lightweight MAP model with no priors. Then we develop an inexact projected gradient scheme to incorporate flexible SSC in MAP inference. Besides l_p-norm based SSC in our previous work, we also train a group of denoising convolutional neural networks (CNNs) to learn the sparse image structure automatically from the training data under different noise levels, and we show that CNNs-based SSC can achieve similar results compared with l_p-norm but are more robust to noise. Extensive experiments demonstrate that the proposed adaptive optimization scheme with two types of SSC achieves the state-of-the-art results on both synthetic data and real-world images.

     

自适应融合局部和全局稀疏表示的图像显著性检测

针对基于局部或全局稀疏表示的图像显著性检测方法频繁出现提取对象不完整、边界不光滑及噪声消除不干净等问题,提出自适应融合局部和全局稀疏表示的图像显著性检测方法。首先,对原始图像进行分块处理,利用图像块代替像素操作,降低算法复杂度;其次,对分块后的图像进行局部稀疏表示,即：针对每一个图像块,选取其周围的若干图像块生成过完备字典,基于该字典对图像块进行稀疏重构,得到原始图像的初始局部显著图,该显著图能够有效提取显著性目标的边缘信息;接着,对分块后的图像进行全局稀疏表示,与局部稀疏表示过程类似,不同的是针对每一个图像块所生成的字典来源于图像四周边界处的图像块,这样可以得到能有效检测出显著性目标内部区域的初始全局显著图;最后,将初始局部和全局显著图进行自适应融合,生成最终显著图。实验结果表明,提出算法在查准率（precision）、查全率（recall）及F-measure等指标上优于几种经典的图像显著性检测方法。     

深度学习多聚焦图像融合方法综述

多聚焦图像融合是一种以软件方式有效扩展光学镜头景深的技术,该技术通过综合同一场景下多幅部分聚焦图像包含的互补信息,生成一幅更加适合人类观察或计算机处理的全聚焦融合图像,在数码摄影、显微成像等领域具有广泛的应用价值。传统的多聚焦图像融合方法往往需要人工设计图像的变换模型、活跃程度度量及融合规则,无法全面充分地提取和融合图像特征。深度学习由于强大的特征学习能力被引入多聚焦图像融合问题研究,并迅速发展为该问题的主流研究方向,多种多样的方法不断提出。鉴于国内鲜有多聚焦图像融合方面的研究综述,本文对基于深度学习的多聚焦图像融合方法进行系统综述,将现有方法分为基于深度分类模型和基于深度回归模型两大类,对每一类中的代表性方法进行介绍;然后基于3个多聚焦图像融合数据集和8个常用的客观质量评价指标,对25种代表性融合方法进行了性能评估和对比分析;最后总结了该研究方向存在的一些挑战性问题,并对后续研究进行展望。本文旨在帮助相关研究人员了解多聚焦图像融合领域的研究现状,促进该领域的进一步发展。