椒盐图像的方向加权均值滤波算法

椒盐噪声是造成图像污染的主要因素之一,椒盐去噪是图像去噪领域的研究热点。方向加权中值滤波算法计算噪声点滤波输出时存在一定的问题,比如,未排除近邻噪声点的干扰,对方向的估计不准确,对局部灰度特性刻画不完整等。为此,提出一种方向加权均值滤波算法。此算法先根据方向灰度差异和灰度极值判断检测噪声点,然后根据对局部窗口噪声强度的估计自适应地选择递归或非递归滤波窗口的加权灰度均值作为滤波输出。仿真实验结果表明,提出的算法与现有的两种方向加权中值滤波算法相比,PSNR普遍提高了2~3dB和5~6dB,噪声密度高时提高的幅度更加明显;速度提高了接近10倍和30倍。     

横向联邦学习中PCA差分隐私数据发布算法

为了让不同组织在保护本地敏感数据和降维后发布数据隐私的前提下,联合使用PCA进行降维和数据发布,提出横向联邦PCA差分隐私数据发布算法。引入随机种子联合协商方案,在各站点之间以较少通信代价生成相同随机噪声矩阵。提出本地噪声均分方案,将均分噪声加在本地协方差矩阵上。一方面,保护本地数据隐私;另一方面,减少了噪声添加量,并且达到与中心化差分隐私PCA算法相同的噪声水平。理论分析表明,该算法满足差分隐私,保证了本地数据和发布数据的隐私性,较同类算法噪声添加量降低。实验从隐私性和可用性角度评估该算法,证明该算法与同类算法相比具有更高的可用性。     

基于直方图修正的局部对比度增强算法

针对传统直方图均衡化算法经常导致过增强,噪声放大和局部对比度低等缺点,提出了基于直方图修正的局部对比度增强算法。首先,利用自适应部分子块重叠方法把图像划分成一系列的子块,子块的大小能根据图像局部特征自适应调整;然后,对每个子块采用基于直方图修正的对比度增强方法进行处理;最后,融合各重叠子块的处理结果得到最终的增强图像。实验结果表明,该算法具有噪声鲁棒性、可控制增强等级、可调节动态范围和局部对比度较强的优势,增强后的图像具有更自然的视觉效果。     

基于稀疏主成分分析和自适应阈值选择的图像分割算法

图像分割是机器视觉中的基础问题,基于阈值的图像分割算法依赖于参数调整,但参数调整容易受到局部最小值的影响且需要耗费大量时间,从而降低了分割算法的质量和效率。为了实现图像分割过程中的自适应阈值选择,提出了一种基于稀疏主成分分析和自适应阈值选择的图像分割算法。该算法首先利用稀疏主成分分析感知图像的噪声水平以自适应去噪,其次通过二维直方图感知图像的主干区域内容以自适应获得全局分割阈值,然后通过移动平均法的局部阈值分割算法对图像进行分割,最后将全局阈值分割和局部阈值分割图像结合,从而获得最佳的分割图像结果。在伯克利数据集上的仿真实验结果表明:相比传统的阈值分割算法,该算法在分割边缘的准确性和对噪声的鲁棒性上具有一定的优势,在主客观上均具有较好的分割效果,基于稀疏主成分分析的自适应阈值选择方法提高了图像的分割质量。     

Fuzzy c-means clustering with non local spatial information for noisy image segmentation

As an effective image segmentation method, the standard fuzzy c-means (FCM) clustering algorithm is very sensitive to noise in images. Several modified FCM algorithms, using local spatial information, can overcome this problem to some degree. However, when the noise level in the image is high, these algorithms still cannot obtain satisfactory segmentation performance. In this paper, we introduce a non local spatial constraint term into the objective function of FCM and propose a fuzzy cmeans clustering algorithm with non local spatial information (FCM_NLS). FCM_NLS can deal more effectively with the image noise and preserve geometrical edges in the image. Performance evaluation experiments on synthetic and real images, especially magnetic resonance (MR) images, show that FCM_NLS is more robust than both the standard FCM and the modified FCM algorithms using local spatial information for noisy image segmentation.     

基于Canopy聚类的噪声自适应模糊C-均值算法

针对局部空间信息的模糊C-均值算法（WFLICM）中空间影响因子容易受到噪声影响出现错误标识的问题,提出一种融合局部和非局部空间信息的模糊C-均值聚类图像分割算法(NLWFLICM),在WFLICM算法的模糊影响因子中引入非局部空间信息,根据噪声程度自适应地设置局部和非局部信息权重,并重新标记中心点的模糊影响因子。实验结果表明,NLWFLICM算法具有比WFLICM算法更强的鲁棒性和自适应性,并在一定程度上提高了WFLICM算法对含有大量噪声图像进行分割的鲁棒性,同时保留了图像的纹理。为了提高算法的聚类性能和收敛速度,结合Canopy算法能够快速对数据进行粗聚类的优点,提出基于Canopy聚类与非局部空间信息的FCM图像分割改进算法（Canopy-NLWFLICM）,可以在NLWFLICM算法聚类前,对聚类中心进行预处理,从而提高收敛速度和图像分割精度。     

Salt and pepper noise filtering with fuzzy-cellular automata

A new image denoising algorithm is proposed to restore digital images corrupted by impulse noise. It is based on two dimensional cellular automata (CA) with the help of fuzzy logic theory. The algorithm describes a local fuzzy transition rule which gives a membership value to the corrupted pixel neighborhood and assigns next state value as a central pixel value. The proposed method removes the noise effectively even at noise level as high as 90%. Extensive simulations show that the proposed algorithm provides better performance than many of the existing filters in terms of noise suppression and detail preservation. Also, qualitative and quantitative measures of the image produce better results on different images compared with the other algorithms.     

Robust level set image segmentation via a local correntropy-based K-means clustering

It is still a challenging task to segment real-world images, since they are often distorted by unknown noise and intensity inhomogeneity. To address these problems, we propose a novel segmentation algorithm via a local correntropy-based K-means (LCK) clustering. Due to the correntropy criterion, the clustering algorithm can decrease the weights of the samples that are away from their clusters. As a result, LCK based clustering algorithm can be robust to the outliers. The proposed LCK clustering algorithm is incorporated into the region-based level set segmentation framework. The iteratively re-weighted algorithm is used to solve the LCK based level set segmentation method. Extensive experiments on synthetic and real images are provided to evaluate our method, showing significant improvements on both noise sensitivity and segmentation accuracy, as compared with the state-of-the-art approaches.     

局部均值噪声估计的盲3维滤波降噪算法

目的 图像在获取和传输的过程中很容易受到噪声的干扰,图像降噪作为众多图像处理系统的预处理模块在过去数十年中得到了广泛的研究。在已提出的降噪算法中,往往采用加性高斯白噪声模型AWGN（additive white Gaussian noise）为噪声建模,噪声水平（严重程度）由方差参数控制。经典的BM3D 3维滤波算法属于非盲降噪（non-blind denoising algorithm）算法,在实际使用中需要由人工评估图像噪声水平并设置参数,存在着噪声评估值随机性大而导致无法获得最佳降噪效果的问题。为此,提出了一种新的局部均值噪声估计（LME）算法并作为BM3D算法的前置预处理模块。方法 本文专注于利用基于自然统计规律（NSS）的图像质量感知特征和局部均值估计技术构建图像噪声水平预测器,并通过它高效地获得噪声图像中准确的噪声水平值。关于自然场景统计方面的研究表明,无失真的自然场景图像在空域或者频率域上具有显著的统计规律,一旦受到噪声干扰会产生规律性的偏移,可以提取这些特征值作为反映图像质量好坏的图像质量感知特征。另外,局部均值估计因其简单而高效率的预测特性被采用。具体实现上,在具有广泛代表性且未受噪声干扰图像集合上添加不同噪声水平的高斯噪声构建失真图像集合,然后利用小波变换对这些失真图像进行不同尺度和不同方向的分解,再用广义高斯分布模型（GGD）提取子带滤波系数的统计信息构成描述图像失真程度的特征矢量,最后用每幅失真图像上所提取的特征矢量及对其所施加的高斯噪声水平值构成了失真特征矢量库。在降噪阶段,用相同的特征提取方法提取待降噪的图像的特征矢量并在失真特征矢量库中检索出与之类似的若干特征矢量及它们所对应的噪声水平值,然后用局部均值法估计出待降噪图像中高斯噪声大小作为经典BM3D算法的输入参数。结果 改进后的BM3D算法转换为盲降噪算法,称为BM3D-LME（block-matching and 3D filtering based on local means estimation）算法。准确的噪声估计对于诸如图像降噪,图像超分辨率和图像分割等图像处理任务非常重要。已经验证了所提出噪声水平估计算法的准确性、鲁棒性和有效性。结论 相对人工进行噪声估计,LME算法能够准确、快速地估算出任意待降噪图像中的噪声大小。配合BM3D算法使用后,有效提高了它的实际降噪效果并扩大它的应用范围。     

椭圆窗口和参数自适应的非局部均值算法

对于传统的非局部均值(NLM)算法,方形搜索窗口会将大量低相似度的图像块引入去噪图像的加权平均计算过程中,导致去噪图像的细节轮廓变得模糊.针对此问题,提出了利用控制核函数来获取椭圆窗口和图像块参数的自适应NLM算法.首先,根据图像的局部梯度信息和结构张量获得可描述图像局部边缘结构的椭圆方程,并由此确定搜索窗口的形状,从而将搜索窗口的搜索范围限制在与图像局部结构相一致的区域内;然后采用控制核函数获得和搜索窗口形状一致的椭圆形图像块,并结合平滑参数自适应的思想进一步增强算法效果.通过在不同噪声等级的经典灰度图中进行实验,实验结果表明,该算法相比于传统NLM算法和参数自适应的NLM算法,在客观的图像评价指标上,有着更高的PSNR和SSIM值;而在主观视觉上,随着噪声等级的提升,该算法在抑制噪声的同时,能够更好地保留住图像的高频纹理信息.     

基于局部图拉普拉斯约束的鲁棒低秩表示聚类方法

针对传统低秩表示聚类方法存在的稀疏性不足及噪声敏感等问题,提出了一种基于局部图拉普拉斯约束的鲁棒低秩表示聚类模型. 一方面,通过加入图像数据局部相似性的约束,在保持表示矩阵分块对角的特性下,增强了其稀疏性;另一方面,从数据相关性的角度分析了低秩表示模型的聚类性质, 通过采用鲁棒低秩表示模型,不仅降低了噪声的干扰,而且减弱了表示字典数据之间的线性相关性,从理论上保证了最终的邻接矩阵具有分块对角的良好聚类性质. 与传统低秩表示方法相比,本文得到的表示矩阵既保证了分块性质,又更加稀疏,仿真实验结果表明聚类效果有明显提升.     

Adaptive picking of microseismic event arrival using a power spectrum envelope

An automatic, adaptive, spectrogram-based algorithm for picking the arrival time of microseismic data is proposed. The algorithm provides a significant improvement in the ratio of detected events to false triggers and in the resolution of the microseismic structure. It mainly addresses the problem of automatic picking when the signal-to-noise ratio (S/N) is low and so false and missed triggers frequently occur. It combines the short time average/long time average (STA/LTA) algorithm with an envelope algorithm. It also constructs an envelope from a time-frequency representation of the signal. The threshold is set dynamically, according to the existing noise level and the S/N ratio. The algorithm also uses the fixed LTA value to represent the noise level for a seismic record. It is applied to pick the arrival times of P-waves of local events recorded at eight stations.     

基于核与局部信息的多维度模糊聚类图像分割算法

在以聚类分析为背景的图像分割算法中,引入局部信息是为了在保留图像细节的同时尽可能地减少噪声.在模糊C均值算法基础上,提出了一种基于核与局部信息的多维度模糊聚类分析方法来权衡图像中的噪声和细节.该算法引入2个基于局部信息的图像变体,即平滑和锐化处理后的图像,使之与原始图像一起构成多维度的灰度值向量来替换原始单维的灰度值; 再利用核方法提高其鲁棒性; 最后添加一个邻域隶属度差异惩罚项很好地修正和增强了最终的分割效果.在人工合成图片的去噪实验中,所提方法取得了近99%的分割正确率,优于Nystrom归一化分割(NNcut)和基于模糊局部信息C均值(FLICM)算法;同时在自然图片和医学图片的对比实验以及参数调控实验中,展现出了其在处理图像噪声和细节时灵活、稳定、健壮且易于调控的特点.     

基于权值的自适应正则化超分辨率算法

不精确的配准参数会使图像重建结果不理想.为此,提出一种基于权值的自适应正则化超分辨率算法.自适应局部区域权值根据该区域的可靠性进行自适应运算,利用分水岭分割将参考图像分成不同区域,由此提升重建质量.对真实视频序列的实验结果证明该算法有效.     

基于MBLBPV算法的布匹瑕疵检测方法

针对布匹瑕疵检测,在传统局部二值模式(Local Binary Pattern, LBP)与局部二值模式方差(LBP Variance,LBPV)的基础上,提出一种基于多尺度分块局部二值模式方差(Multi-Scale Block Local Binary Patterns Variance, MBLBPV)的检测算法。首先,采用适当尺度大小的子区域灰度均值代替单像素灰度值,提取LB P特征,以降低噪声影响;然后,融合图像区域对比度信息,并将其作为编码值的权重,提取图像MBLBPV特征,并基于该特征实现瑕疵的检测。实验结果表明,相对于传统方法,MBLBPV抗噪力强、检测正确率更高。     

基于局部能量的改进开关中值滤波

针对脉冲噪声感染的图像,借鉴开关滤波的思想,提出了一种新的改进算法。该算法通过分析Max-min噪声检测算子的图像灰度局部极值点的误判缺陷,在极值检测的基础上,增加了由局部能量信息为判别依据的第二级噪声检测过程,实现了对噪声的精确检测。同时,在去除噪声时只利用信号点参与中值滤波,并让噪声点逐步转化为信号点,减少了噪声在邻域的传播。实验表明,该算法对脉冲噪声具有很好的噪声滤除和细节保护能力,与传统中值滤波及其他开关滤波算法相比,该算法具有更优的滤波性能,即使是在噪声密度较高的情况下,也能取得令人满意的效果。     

小波多尺度水平集算法与心脏超声图像鲁棒分割

由于斑点噪声的存在,超声图像的灰度分布是非高斯的,传统的基于高斯模型的图像分割方法不能解决心脏超声图像分割问题。但小波分解后的高阶低频小波系数近似服从高斯分布,利用这个特点,论文提出一种新颖的小波多分辨率框架下的水平集曲线演化算法。首先对超声心脏图像做小波分解,得到各层的低频图像。从小波分解的顶层低频图像开始,利用边界和区域复合约束动态轮廓线模型(ActiveContourModel)寻找左心室内边界;然后通过插值将结果向下一尺度低频图像传递,并利用尺度间形状约束和边界约束复合ACM进一步细化曲线,使其符合局部图像特征,如此逐层重复直至原始图像。由于采用了小波多尺度框架和尺度间形状约束,算法具有曲线演化结果稳健鲁棒、不易陷入局部极小和发生边界泄漏等优点,非常适合心脏超声图像噪声高、对比度低、边界灰度梯度不显著的特点。在实际临床三维超声图像上的实验表明,算法分割结果和人工分割结果很接近。     

基于改进Canny算法的局部自适应图像去噪

针对传统Canny边缘检测算法自动化程度不高的缺点,通过计算每个像素的含噪程度,使Canny算法具有自适应性.分析了Bayes原理及其不足,采用局部自适应阈值法.图像经边缘检测后,分为边缘与非边缘区域.对非边缘以平稳小波变换为基础,为每个小波系数选取合适的领域窗口,计算局部Bayes阈值,再通过软化处理收缩系数,对边缘...     

Robust local tangent space alignment via iterative weighted PCA

Recently manifold learning has attracted extensive interest in machine learning and related communities. This paper investigates the noise manifold learning problem, which is a key issue in applying manifold learning algorithm to practical problems. We propose a robust version of LTSA algorithm called RLTSA. The proposed RLTSA algorithm makes LTSA more robust from three aspects: firstly robust PCA algorithm based on iterative weighted PCA is employed instead of the standard SVD to reduce the influence of noise on local tangent space coordinates; secondly RLTSA chooses neighborhoods that are well approximated by the local coordinates to align with the global coordinates; thirdly in the alignment step, the influence of noise on embedding result is further reduced by endowing clean data points and noise data points with different weights into the local alignment errors. Experiments on both synthetic data sets and real data sets demonstrate the effectiveness of our RLTSA when dealing with noise manifold.     

An adaptive order-statistics filter for SAR images

An algorithm based on local order statistics is proposed for adaptive reduction of speckle noise in synthetic aperture radar (SAR) images. A selective smoothing is obtained by replacing a pixel value belonging to either of the tails of the local histogram by its percentile, whose area is adaptively defined by a Gaussian function of the Local Variation Coefficient. The filter can fit the actual noise level and preserves structures, textures, and point targets, as well as the local mean without introducing any blur on the edges, mostly due to its closure property. Comparisons with algorithms suitable for speckle smoothing are performed on true SAR images and show selective signal-to-noise ratio (SNR) enhancements.