Edge Detection of Highly Distorted Images Suffering from Impulsive Noise

A new edge detection method for highly distorted images, which suffer from impulsive noise, is introduced. The proposed method comprises three main stages; analysis for the impulsive behavior of the image pixels, restoration of the pixels which have impulsive behavior and finally, estimation of the edges. The simulation results reveal that the proposed method shows better performance than the other methods mentioned in this paper in the cases of preserving the details and detecting the edges correctly and continuously, especially when the noise ratio is very high.     

基于频域编码技术的冲激噪声抑制方法

冲激噪声干扰是一种突发性的噪声干扰,在其持续时间内强度远大于高斯白噪声,对通信系统的影响非常大.本文提出一种新的基于频域编码技术的冲激噪声抑制方法,通过采用频率特性为伪随机码的滤波器对输入信号的频谱进行随机编码来降低冲激噪声的峰值功率,使冲激噪声转化为近似高斯白噪声.本文从冲激噪声的物理模型出发,分析了频域编码信号的统计特性,论证了频域编码技术抑制冲激噪声的原理.仿真结果表明频域编码技术能简单有效地抑制冲激噪声,抑制效果随着编码长度的增加变佳.     

Impulsive noise suppression from images with Jarque-Bera test based median filter

A novel impulsive noise (IN) eliminator filter, entitled Jarque–Bera test based Median Filter (JM), which shows a high performance at the restoration of images distorted by IN is proposed in this paper. The JM uses statistical methods in order to find out the corrupted pixels more accurately. The JM replaces only those corrupted pixels with the values obtained from standard median filter as explained in the paper. The simulation results reveal that the proposed filter shows better performance than the other filters mentioned in this paper in the cases of being effective in noise suppression and detail preservation, especially when the noise ratio is very high.     

一种基于傅里叶变换和信道估计的脉冲噪声消除方法

对受到脉冲噪声干扰和未受到脉冲噪声干扰的DVB-T信号分布进行了统计、分析和比较,在此基础上结合正交频分复用符号的快速傅里叶变换和信道估计,提出了一种脉冲噪声频域消除的实现机制,最后对这种实现机制进行了仿真测试,证明了其有效性.     

基于Screened Ratio原理的冲击噪声环境下DOA估计算法

该文提出了一种冲击噪声环境中DOA估计的算法。算法首先根据Screened ratio原理构造阵列信号的相关矩阵,然后利用MUSIC算法实现DOA估计。与基于分数低阶矩(FLOM)的算法相比,该文算法不需要选择FLOM参数p。计算机仿真表明该文算法在冲击噪声环境下具有更佳的稳定性和估计精度。     

一种抗冲击噪声的对数总体最小二乘自适应滤波算法

在未知系统输入信号和输出信号均含有噪声的环境中,传统的自适应滤波算法,如最小均方(LMS)算法,会产生有偏估计。总体最小二乘(TLS)算法能够同时最小化输入信号与输出信号的噪声干扰,是解决此类问题的重要方法。然而,在许多实际应用中,干扰噪声可能具有冲击特性,这使得传统基于2阶统计量的自适应滤波算法,包括总体最小二乘算法性能严重恶化,以至于不能正常工作。为了解决这个问题,该文在总体最小二乘法的基础上,利用对数函数对其改进,提出了一种能够抗冲击干扰的对数总体最小二乘(L-TLS)算法。最后,通过计算机仿真实验验证了该新算法的有效性。     

冲击噪声背景下基于归一化的线性约束特征干扰相消器

针对冲击噪声背景下,常规波束形成算法性能下降的问题,本文提出一种适用于任意未知统计特性的代数拖尾冲击噪声环境下的基于归一化的线性约束特征干扰相消器（N-LCEC）算法。该算法在附加线性约束的条件下,以噪声功率最小化为目标函数;通过对输入信号进行无穷范数归一化,使变换信号的二阶统计量在代数拖尾的冲击噪声环境下存在且有界,然后将自适应权矢量约束于噪声子空间的方法,提高了波束形成器在冲击噪声背景下的性能。N-LCEC算法无需噪声特征指数的先验信息,适用冲击噪声环境更广;N-LCEC算法具有运算简单,干扰抑制能力强,同时保持静态方向图的副瓣特征等优点。仿真结果验证了该算法的有效性和优越性。      

脉冲噪声中基于指数函数的可变拖尾非线性变换设计

针对脉冲噪声中的信号检测问题,该文提出一种基于指数函数的非线性变换函数设计与优化方法。该方法利用指数函数衰减速度可调的优点,适用于脉冲噪声的各种分布模型。通过引入效能函数,将非线性函数设计问题转化为以效能最大化为目标的阈值与底数参数优化问题。由于效能是关于待优化参数的连续可导且单峰函数,该优化问题可采用数值优化方法如单纯形法快速稳健地求解。性能分析表明,针对脉冲噪声常用的对称α稳定分布、Class A分布和高斯混合分布,该文方法均能取得基本最优检测性能,基于实测大气噪声仿真的通信误码率也明显优于传统的削波器和置零器。因此,该文为各种分布的脉冲噪声提供了一个统一的最优抑制解决方法。

     

冲击噪声下基于矩阵预处理的稀疏重构DoA估计

针对冲击噪声下用稀疏重构的方法不能准确估计波达方向的问题,该文提出基于多项式矩阵预处理的稀疏重构的波达方向(DoA)估计方法。由于冲击噪声的二阶矩不存在,基于二阶矩估计的子空间类算法和稀疏重构类算法不能有效估计出波达方向,且不能很好地处理相干信源。为了解决这个问题,采用多项式预处理技术对接收信号的自相关函数和方向矢量进行预处理,并在此基础上利用稀疏重构技术进行DoA估计。多项式预处理可以缩小矩阵的奇异值分布,使得反映噪声能量的奇异值分布更加明显,从而有利于减小冲击噪声的影响。仿真结果表明,算法在冲击噪声环境下能准确稳定地估计出两种信源的波达方向,尤其是在冲击噪声较强的情况下表现出灵敏度高、鲁棒性好的优点。     

冲击噪声背景下基于最小均方归一化误差的波束形成算法

 本文提出一种适用于任意未知统计特性的代数拖尾冲击噪声环境下的MMSNE波束形成算法。算法利用输出信号和参考信号之间的“归一化误差”最小化来求解最优权向量。“归一化误差”定义为接收信号的瞬时自适应无穷范数归一化的形式。与基于最小分数低阶误差波束形成算法相比,MMSNE波束形成算法计算更为简单;不需要噪声特征指数的先验信息或估计;适用于更广的冲击噪声环境;具有更小的估计误差;具有更强的干扰抑制能力。     

脉冲噪声环境下的自适应时间延迟估计新方法

基于自适应分数低阶协方差(AFLC)的时间延迟估计方法在脉冲噪声环境下具有良好的韧性,但是算法中参数a和b的取值对于算法的估计精度有一定的影响。针对信号噪声的非平稳特性,该文提出一种动态参数估计方法,并在此基础上提出一种不受约束条件限制的修正的自适应分数低阶协方差(M-AFLC)算法。计算机仿真结果表明,递推参数估计方法在平稳和非平稳噪声环境下都能够很好地工作,M-AFLC算法既保留了AFLC算法的全部优点,又避免了AFLC算法在约束条件不满足时的性能退化。     

基于高斯化-广义匹配的脉冲型噪声处理方法研究

针对脉冲型噪声,该文提出一种新的非线性处理方法,即高斯化-广义匹配(GGM)处理。GGM方法基于高斯化处理与广义匹配滤波,可结合非参数的概率密度估计进行设计,解决噪声模型未知时的非线性处理问题。该文以脉冲型噪声${\rm S\alpha S}$分布模型为例,分析GGM方法的特点和性能;再结合Class A噪声模型,讨论GGM设计作为非参数方法相比模型假设失配的优势;引入效能函数,验证GGM方法在恒虚警技术中的运用。结果表明,在已知噪声分布情况下,GGM方法具有次优检测性能;当噪声模型未知时,非参数GGM设计能保持稳健性能,优于模型失配下的处理。并且,GGM设计对样本数目要求不高,为噪声特性不明或时变的场景提供了一种新的信号处理方法。     

CO-OFDM系统中一种新颖相位噪声抑制算法

针对相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统中相位噪声造成的严重影响,提出了一种采用线性插值和卡尔曼滤波相结合的相位噪声抑制算法.该算法在第一阶中对接收端的时域信号进行线性组合,之后利用线性插值算法对相位噪声进行初步抑制,在第二阶中采用卡尔曼滤波技术来抑制残余的相位噪声.分析和仿真表明:提出的二阶算法能够有效地抑制相位噪声对OFDM符号的影响,在相位噪声线宽较大时明显地降低错误平层,利用所提出的二阶算法可使误码率达到10-7以下,有效地提高了系统的性能.     

脉冲噪声下基于循环相关熵和稀疏重构的宽带信号DOA估计

针对脉冲噪声与同频带干扰并存时宽带信号的波达方向(DOA)估计问题,该文提出一种结合循环相关熵(CCE)与稀疏重构的算法。首先,分析了宽带信源的接收信号模型,并利用循环相关熵的性质构造出对脉冲噪声与同频带干扰具有抑制能力的宽带信号虚拟输出阵列。随后对该虚拟输出阵列进行稀疏表示,并通过归一化迭代硬阈值(NIHT)算法进行稀疏重构,从而估计宽带信号的波达方向。实验结果表明,该算法对脉冲噪声和同频带干扰具有很好的抑制作用,并且相较已有算法在估计性能方面有明显的改善。     

An Edge‐Based Adaptive Method for Removing High‐Density Impulsive Noise from an Image While Preserving Edges

This paper presents an algorithm for removing high‐density impulsive noise that generates some serious distortions in edge regions of an image. Although many works have been presented to reduce edge distortions, these existing methods cannot sufficiently restore distorted edges in images with large amounts of impulsive noise. To solve this problem, this paper proposes a method using connected lines extracted from a binarized image, which segments an image into uniform and edge regions. For uniform regions, the existing simple adaptive median filter is applied to remove impulsive noise, and, for edge regions, a prediction filter and a line‐weighted median filter using the connected lines are proposed. Simulation results show that the proposed method provides much better performance in restoring distorted edges than existing methods provide. When noise content is more than 20 percent, existing algorithms result in severe edge distortions, while the proposed algorithm can reconstruct edge regions similar to those of the original image.     

脉冲噪声下基于Renyi熵的分数低阶双模盲均衡算法

针对脉冲噪声下盲均衡器难以快速收敛并有效抑制噪声的问题,该文提出一种基于Renyi熵的分数低阶双模盲均衡算法。该算法将Renyi熵与分数低阶统计量相结合并用作代价函数来更新盲均衡器权向量,利用Renyi熵提高算法的收敛速度,利用分数低阶统计量增强算法对脉冲噪声的抑制能力。为了提升系统稳健性,该文进一步提出双阈值加权判决法,通过设置双阈值并引入非线性加权函数,使得两种代价函数之间的切换更为平滑。在不同脉冲性噪声、不同信道环境下进行仿真实验,结果表明,该文算法既能有效抑制脉冲噪声,又具有较快的收敛速度。     

冲击噪声干扰下SC分集接收的系统性能分析

现实的无线通信环境不仅存在着高斯白噪声干扰,而且存在着随机冲击干扰。采用高斯混合噪声的模型,对存在冲击噪声干扰的Rayleigh信道应用选择式合并分集接收,并对MPSK系统的误码率性能做了研究和分析。仿真结果显示了系统性能与随机冲击干扰的关系,同时也证明了SC分集接收是改善无线通信系统的性能的一项有效技术。     

脉冲噪声对空时分组码性能影响的研究

该文对脉冲及非高斯噪声环境下空时分组码(STBC)性能进行了研究。采用脉冲和高斯加性混合噪声模型,利用矩母函数(MGF)分析方法,通过建立多发单收(MISO)近似等效模型,推导出Rayleigh衰落信道下MISO空时分组码误符号率(SER)闭式表达式的渐近解。在此基础上,对于不同脉冲噪声发生概率、脉冲噪声与高斯噪声功率比条件下STBC的性能进行了分析。结果表明,即使在高信噪比情况下,混合噪声也将会使STBC系统性能显著降低。蒙特卡洛仿真结果验证了SER闭式解的有效性。     

脉冲噪声下基于压缩变换函数的LFM信号参数估计

针对现有线性调频(LFM)信号参数估计方法在脉冲噪声下性能退化甚至完全失效的问题,该文提出一种脉冲噪声下估计LFM信号参数的新方法。该文构造了一种新的压缩变换(CT)函数,分析了该函数在零点附近的近线性,推导了任意随机变量经该函数变换后的2阶矩有界,证明了函数变换前后LFM信号的初始频率和调频斜率信息不变。将经过函数变换后的信号进行分数阶傅里叶变换(FrFT),根据FrFT域中峰值坐标和信号参数的关系,寻找变换域中的峰值点,实现信号参数的估计。仿真实验表明,该方法可有效抑制脉冲噪声且能准确估计出信号的参数信息,实现简单,不需要噪声的先验信息,具有良好的稳健性。     

基于CxImage库的SAR图像Speckle噪声抑制

合成孔径雷达图像的相干斑噪声抑制是SAR信息处理中的一个重要环节。经典的Speckle噪声抑制通常作为一个处理模块集成在软件中,但现有软件代码封装无法二次开发。针对文中提出了一种基于开源图像库CxImage的空间域自适应Speckle噪声抑制算法的应用与集成。将CxImage图像库链接入MFC应用程序框架中,利用其图像管理、维护、处理功能对SAR图像进行维护管理,集成多种经典的空间域自适应滤波方法,并以ERS-2卫星的PRI SAR数据为例,进行Speckle噪声滤波处理,选取适当的滤波效果评价参数,对滤波结果进行比较,最终得出各滤波算法应用于SAR图像滤波的优劣。