Noise Reduction for Images with Non-uniform Noise Using Adaptive Block Matching 3D Filtering

Noise reduction is a very important topic in image processing. We propose a new method to deal with the case where the noisy image has different noise levels in different regions. The main idea is to segment automatically the noisy image into several sub-images so that each sub-image has approximately the same noise level. We perform Block matching 3D filtering (BM3D) to these subimages in order to obtain denoised sub-images. We then merge sub-images together and enhance the discontinuous regions between the sub-images by performing BM3D again on small image patches. Our experimental results show the effectiveness of this proposed method in terms of Peak signal to noise ratio (PSNR) when compared with the bivariate wavelet shrinkage and the standard BM3D method. In addition to Gaussian white noise, our method performs better than the bivariate wavelet shrinkage and the standard BM3D method even for signal dependent noise.     

低剂量CT重建中的双边滤波权值优化新方法

为了提升低剂量CT重建图像质量,本文提出了一种基于投影数据恢复导引的双边滤波权值优化方法.新方法有效地将CT投影数据恢复和图像数据恢复的两种低剂量成像策略进行结合,实现优质的低剂量CT重建.具体而言,本文中投影数据恢复采用三维块匹配滤波进行,图像数据恢复采用双边滤波进行,其中双边滤波权值进行优化设计.在双边滤波权值设计...     

融合潜在纹理和表面一致性的三维掌纹识别

针对三维 (3D)掌纹识别由于噪声干扰和忽略相邻深度信息引起识别率低的问题,提出融合潜在纹理和表面一致性的3D掌纹识别方法。首先,利用能量局部边缘二值码(energy local edge binary code,ELEBC)从能量图中提取潜在的纹理方向信息,消除噪声。然后,通过平均块模式表面类型(mean block pattern surface type,MBST)获取表面一致性。最后,利用主成分分析(principal component analysis,PCA)进行数据降维,并使用决策级融合,从而获取最终的识别结果。在香港理工大学3D掌纹数据库中进行相关实验,结果表明,正确识别率最高可达到99.71%,相比于其他新颖算法具有优势,并且识别分类时间保持在0.5 s以下。这显示出本文方法不仅具有良好的识别效果,同时能够满足实时性的要求,具有应用价值。     

基于非局部双边随机投影低秩逼近图像去噪算法

该文提出一种基于非局部双边随机投影的低秩逼近图像去噪新方法。首先,对每个图像块通过非局部搜索寻找相似匹配块簇,然后对相似匹配块簇进行双边随机投影,用投影后的低秩结构恢复原图像。实验结果表明,所提方法比奇异值分解方法有较低的计算复杂度,比单边随机投影方法有较小的重构误差。特别是和3维块匹配方法相比,所提方法能保持相近的信噪比和较好的视觉质量。     

基于优化BM3D的毫米波大规模MIMO信道估计

针对毫米波大规模多入多出系统在射频链路数量有限时,波束域信道估计是一个有挑战性的问题,提出一种基于优化BM3D的信道估计方案。利用基于三维透镜的多入多出系统信道矩阵可被视为二维自然图像的结构特性,将图像重构技术融入信道估计。BM3D 是目前最精确的图像去噪算法之一,通过块匹配实现分组,利用三维变换域的收缩完成协同滤波。考虑信道的稀疏特性和路径的聚类特性,对BM3D算法进一步优化以提高性能。仿真结果表明,提出的优化BM3D方案在所有考虑的信噪比区域均能取得令人满意的信道估计精度。     

基于降码率设计的图像编码处理技术研究

为了降低老化的图像采集设备引入的加性噪声所带来的图像数据冗余,研究了加性噪声对图像和视频的影响,提出用三维块匹配(Block Matching 3D,BM3D)算法处理受噪的静态图像,验证了通过降噪来降低图像信息熵和数据量的方法,进而提出降噪--编码方案。首先采用四维视频块匹配(Video Block Matching 4D,VBM4D)算法对受噪视频进行降噪处理,随后进行H.264编码。经过此方案处理的图像信息熵降低16%,数据量减少38%;在视频质量未显著降低的前提下,编码码流减少59.5%。数据表明该方法能在保证视频质量的前提下显著提升H.264的编码压缩率,促进视频在小带宽通信系统中的传输。与H.264以及神经网络等编码方案相比,该方案复杂度低,能相对实时地处理视频。     

噪声密度不敏感的随机采样椒盐噪声滤波算法

中值滤波系列算法在处理被不同密度椒盐噪声污染的细节图像和平坦图像时,降噪性能不一致。本文借鉴开关中值滤波和压缩感知的思想,提出了随机采样滤波算法去除椒盐噪声。算法以噪声检测为基础,将被椒盐噪声污染的图像分为疑似噪声像素和信号像素,随机采样仅对信号像素采样。然后,利用正交匹配追踪算法重构出被污染前的图像,替代了中值滤波对噪声像素的估计。由于随机采样滤波基于压缩感知理论,对稀疏信号的重构具有最少测量次数的条件,因此随机采样点的数量具有一定的浮动空间,表现为对噪声密度不敏感。以被不同噪声密度污染图像的纹理、平坦局部区域进行验证,实验表明,当噪声密度在一定范围内变化时,算法可以实现对噪声密度不敏感。在高密度噪声污染的情况下,相较于中值滤波系列算法,随机采样滤波算法具有更好的细节保留能力和滤波能力。对标准测试图像进行了全局滤波,不同噪声密度具有一致的滤波效果,与自适应滤波算法相比,随机采样滤波算法在处理包含密集边缘特征的区域时更具备优势。      

基于改进剪切波和Canny的故障区域检测算法研究

针对机械故障红外热图像存在各种噪声造成故障区域测量参数提取精度低的问题,本文提出了基于改进剪切波和Canny的故障区域检测算法。该算法包括基于改进剪切波的去噪算法和改进Canny算子的边缘检测算法,在去噪中本文提出的是一种基于剪切波和高阶谱相结合的新算法,可以有效地去除高斯噪声与椒盐噪声的混合噪声并保留图像细节;在图像的边缘检测中本文利用剪切波与Canny算子相结合的改进新算法对红外故障图像进行边缘提取,从而消除了传统的Canny算子在检测时出现的伪边缘现象。实验仿真结果表明本文提出的去噪算法与传统的去噪算法相比显著提高了图像的峰值信噪比(PSNR),同时图像的边缘和细节也得到了很好的保留,实现了故障区域特征参数的精确有效提取。     

三维医学图像的混合噪声去除方法

针对医学图像在采集传输等过程中易受噪声污染,且目前多数去噪方法对混合噪声去噪效果不好,影响三维重构精度的问题,提出了基于自适应三维分数阶积分和中值滤波结合的混合噪声去除方法。首先介绍了几种传统方法在去除混合噪声中的不足,然后基于三维图像梯度信息提出了三维分数阶积分的自适应分数阶阶数,利用分数阶积分和中值滤波的各自优点,将两者结合对混合噪声去噪,并提出了基于混合去噪的边缘曲面追踪算法。实验结果和数据分析表明,提出的混合去噪方法能够从噪声污染的医学图像切片中追踪出高精度边缘曲面,与传统去噪方法相比,具有更好的去噪效果。     

基于块匹配和三维滤波的相干激光雷达图像去噪研究

针对相干激光雷达距离像和强度像的不同噪声特性,分别采用基于块匹配和三维滤波(BM3D)算法对距离像和强度像进行了去噪处理,并与非局部均值(NLM)算法的去噪结果进行了比较和分析。实验仿真结果表明,对于强度像,同态BM3D算法明显好于同态NLM算法,在保持目标区域的灰度分布均匀性、保持及恢复图像边缘等方面具有较好的性能;对于距离像,由于一般更注重保持正确的距离值,BM3D和NLM算法均不够理想。     

基于模糊PCNN的小波域超声医学图像去噪方法

在分析了斑点噪声和PCNN的特点的基础上,将PCNN引入到小波域中,并结合小波软阈值去噪思想,提出了基于PCNN的超声医学图像软阈值去噪方法(ST-PCNN),该方法的优点是实现了在小波域中利用PCNN来识别高频信号的小波系数,并采用相应的方法处理小波系数,改善了PCNN难以确定斑点噪声的位置和采用固定阈值造成高频信号损失的缺点,更好的保留了低于固定阈值的高频信号的小波系数;在此基础上,将模糊算法引入到PCNN模型中,进一步提出了基于模糊PCNN的小波域超声医学图像去噪方法(F-PCNN-WD),该方法利用模糊算法来去除PCNN点火过程中大于点火阈值的斑点噪声的小波系数,以更好的去除斑点噪声。实验结果表明,ST-PCNN和F-PCNN-WD方法不仅能够有效地去除噪声,而且能够很好的保留图像的边缘和细节信息。     

基于Voronoi几何划分和层次化建模的纹理影像分割

将基于像素MRF分割方法拓展到基于地物目标几何约束的区域MRF分割,提出了一种基于区域和统计的纹理影像分割方法,其基本思想是利用Voronoi划分技术将影像域划分为若干子区域。在此基础上,采用二值高斯马尔科夫随机场（BGMRF, bivariate gaussian markov random field）模型,静态随机场模型和Potts模型从邻域、区域及全局层次描述影像的纹理结构,并将该纹理结构模型纳入贝叶斯框架;依据贝叶斯定理构建纹理影像分割模型;利用metropolis-hastings (M-H)算法进行模型参数估计,并依据最大后验概率（MAP, maximum a posterior）准则进行优化,从而完成纹理影像分割。为了验证所提出方法的正确性,分别对合成纹理影像,真实纹理影像及遥感影像进行了分割实验,定性和定量的测试结果验证了提出方法的有效性、可靠性和准确性。     

基于提升小波变换和中值滤波的图像去噪方法研究

针对实际拍摄的背景复杂、目标对比度和信噪比低的图像,在综合考滤图像去噪平滑效果、图像清晰程度和时间复杂度的基础上,提出一种基于提升小波变换和中值滤波的图像去噪方法.首先对含噪图像进行提升小波分解,再在图像高频部分进行中值滤波以改善图像的消噪效果,最后采用信噪比(SNR)与均方根误差(RMSE)和图像灰度曲面图作为图像去噪效果的评估,将提升小波变换和中值滤波相结合的图像去噪方法与小波去噪、小波与中值滤波结合消噪等进行对比实验.实验结果表明,该方法既能消除图像噪声又能达到保持其图像边缘要求,且时间度较低.     

一种新的基于非下采样Contourlet变换的图像去噪方法

提出了一种新的结合非下采样Contourlet变换(NSCT)和高斯比例混合模型的图像去噪方法.采取的主要方法为:1)通过NSCT对图像进行分解;2)根据高斯比例混合模型建立图像模型;3)利用贝叶斯估计进行图像去噪.实验结果表明,相对于已有算法,本文方法降噪效果好,在去噪性能指标和边缘保持的主观视觉上都表现出优异的性能.     

一种三阶多项式相位信号去噪的字典学习算法

在加性高斯白噪声的影响下,对于三阶多项式相位信号(CPS),经典的字典学习算法,如K-means Singular Value Decomposition(K-SVD), 递归最小二乘字典学习算法(RLS-DLA)和K-means Singular Value Decomposition Denoising (K-SVDD)得到的学习字典,通过稀疏分解,不能有效去除信号的噪声。为此,该文提出了针对CPS去噪的字典学习算法。该算法首先利用RLS-DLA对的字典进行学习;其次采用非线性最小二乘(NLLS)法修改了该算法对字典更新的部分;最后对训练后的字典通过对信号的稀疏表示得到重构信号。对比其它的字典学习算法,该算法的信噪比(SNR)值明显高于其它算法,而均方误差(MSE)显著低于其它算法,具有明显的降噪效果。实验结果表明,采用该算法得到的字典通过稀疏分解,信号的平均信噪比比K-SVD, RLS-DLS和K-SVDD高出9.55 dB, 13.94 dB和9.76 dB。     

基于信干噪比的D2D通信功率控制与资源分配

为了优化长期演进(LTE)系统引入设备直传(D2D)通信后带来的同频干扰、系统边缘用户性能恶化问题,提出一种基于信干噪比(SINR)的多小区D2D通信资源分配方案,通过调整信干噪比阈值将部分蜂窝用户(CU)转化为D2D用户并释放频谱资源进而获得较佳的资源分配策略,同时提出一种基于小区间D2D竞争机制的配置算法有效降低小区间干扰.仿真表明,算法能够有效提升系统容量,并提升小区边缘D2D用户公平性.     

BM3D视频去噪算法实现与评估

一些传统的图像视频去噪算法,会在滤除噪声的同时引入人工噪声,存在很大的局限性。而基于块匹配和三维变换域滤波(BM3D)的图像视频去噪算法则采用了不同的去噪策略。对BM3D算法进行了深入的研究并实现了算法,对算法进行了深层次的评估。通过评估结果,证明了BM3D算法在视频去噪方面取得了非常好的效果。     

近场毫米波三维成像算法

介绍了一种近场毫米波三维成像算法。首先对目标进行二维成像,然后提出一种基于局部信息联合BM3D自适应滤波滑窗算法,有效保留了图像信息并抑制杂波,实现三维成像重构。分别从系统平台、信号回波模型、后向投影与全息成像算法及成像结果、图像滤波、三维成像重构展开介绍,所得结果验证了实验的可行性和准确性,在诸多场景中具有广阔的应用价值。     

投影数据预处理三维CT重构算法研究

大面积非晶硅平板探测器在工业透射射线成像领域得到越来越多的应用.基于FPD的圆轨道FDK型三维计算机层析成像技术(3D-CT)检测速度快,但成像质量不及2D-CT.为发挥3D-CT速度优势,抑制噪声,同时提高图像重建的质量,以由平板探测器得到的二维投影数据为研究对象,提出了一种对投影数据进行小波分解,分别对高频和低频进行两次滤波的投影预处理方法,然后将分别重建的图像叠加,最终得到高质量的重建图像.算法的仿真实验结果表明,重建图像质量得到明显改善,系统噪声得到抑制.     

Spatially variant defocus blur map estimation and deblurring from a single image

In this paper, we propose a single image deblurring algorithm to remove spatially variant defocus blur based on the estimated blur map. Firstly, we estimate the blur map from a single image by utilizing the edge information and K nearest neighbors (KNN) matting interpolation. Secondly, the local kernels are derived by segmenting the blur map according to the blur amount of local regions and image contours. Thirdly, we adopt a BM3D-based non-blind deconvolution algorithm to restore the latent image. Finally, ringing artifacts and noise are detected and removed, to obtain a high quality in-focus image. Experimental results on real defocus blurred images demonstrate that our proposed algorithm outperforms some state-of-the-art approaches.