基于能量估计的局部运动模糊检测

为了解决日常拍摄的图像或视频中普遍存在局部运动模糊导致信息丢失的问题,提出一种基于能量估计的局部运动模糊检测算法。该算法首先计算图像的Harris特征点,根据每个区域内的特征点分布筛选出备选区域;然后根据近单色区域梯度分布平滑的特点,通过计算备选区域的梯度分布并参照平均幅值阈值过滤掉大部分容易被误判的部分;最后根据运动模糊对图像能量衰减的特征对备选区域进行模糊方向估计,并计算模糊方向和与其垂直方向的能量,根据两个方向上能量的比值进一步去掉单色区域和散焦模糊区域。在图像库上的实验结果表明,所提算法能较好从存在近单色区域和散焦区域干扰的图像中检测出运动模糊区域,有效提高局部运动模糊检测的鲁棒性以及适应性。     

基于局部能量的边缘检测方法

本文从局部能量的角度提出了一种有效的图像边缘检测方法.在以一个像素点为中心的对称区域中,计算区域内所有像素的灰度值与中心像素的灰度值之间的差值,将差值平方的总和作为中心点所对应的局部能量.该局部能量可以有效地用于检测图像的边缘,因为边缘点的局部能量要比对应光滑区域内的像素点大得多.根据本文所构造的局部能量函数可以有效地找到边缘点.本文使用Baddeley误差度量（BEM）方法来评估本文方法检测结果的准确性.实验结果表明本文方法检测效果比较好.     

单幅散焦图像的局部特征模糊分割算法

当前局部特征模糊分割算法没有对单幅散焦图像进行预处理,导致单幅散焦图像的清晰度较低,从而影响分割效果。原有的模糊分割算法在像素分割的过程中,像素标签量巨大,从而导致分割过程复杂。为此,提出利用免疫谱聚类算法实现对单幅散焦图像的局部特征模糊分割。首先,通过分块的方法对局部模糊图像进行再次模糊;然后,比较模糊前后散焦图像的奇异值变化,并以该变化为依据对散焦图像进行标识 ;最后,提取出单幅散焦图像的奇异值特征,进而实现单幅散焦图像的局部特征模糊分割的目标。利用谱聚类的方法对散焦图像中的像素点样本进行聚类,采用Nystrm逼近方法对像素点相似性矩阵的特征向量进行计算,降低了计算的复杂度;同时利用免疫算法提高聚类结果的准确性,保证了散焦图像的局部特征模糊分割结果。实验结果表明,所提算法能够有效地对单幅散焦图像进行分割,分割的效果较好,计算过程较为简单。     

基于半监督KFCM及邻域信息的遥感图像分类算法

针对传统的模糊C-均值在遥感图像分类时容易产生局部最优现象以及对噪声过于敏感等问题,提出了一种基于半监督、核函数及空间邻域信息的模糊C-均值遥感图像分类算法。该算法基于遥感图像的光谱特征空间,根据地物的地表反射率大小进行聚类;在聚类迭代过程中,考虑到像素单元空间邻域的相关性,根据空间邻域信息加权调整像素点的隶属度大小;引入了核理论,解决遥感图像分类的非线性问题,使用内核诱导距离取代原模糊C-均值中的欧氏距离,优化图像样本特征;算法还使用了半监督分类技术,充分利用少量的已知标记信息,达到提高分类精度的目的。实验结果表明,该算法能有效提高分类精度,有效抑制噪声干扰,减少了迭代次数和时间。     

基于模糊形状上下文与局部向量相似性约束的配准算法

非刚性点集配准研究是模式识别领域的一项重要基础研究.本文在当前流行的非刚性点集配准算法的基础上提出了两个主要贡献:1)模糊形状上下文(Fuzzy shape context, FSC)特征;2)基于局部向量特征的局部空间向量相似性约束项.本文首先进行基于特征互补的对应关系评估,在这一步骤中定义了模糊形状上下文特征,然后基于模糊形状上下文特征差异和全局特征差异设计了特征互补的高斯混合模型.其次,进行基于约束互补的空间变化更新.在这一步骤中,定义了局部向量特征,建立了局部空间向量相似性约束项.本文算法通过使用特征互补的高斯混合模型进行对应关系评估,并将配准问题转化为可以用期望最大化(Expectation maximization, EM)算法解决的参数优化问题,通过创建包含局部空间向量相似性约束项的能量方程优化了空间变换更新.本文首先测试了模糊形状上下文特征的检索率,然后采用公开数据集测试了算法在点集配准与图像配准的性能.在与当前流行的十种算法的对比实验中,本文算法均给出了精确的配准结果,并在大部分实验中精度超过了当前流行算法.     

自适应非局部空间约束与K-L信息的模糊C-均值噪声图像分割算法

针对传统模糊C-均值聚类(FCM)算法对噪声鲁棒性差的问题, 提出一种自适应非局部空间约束与K-L信息 的模糊C-均值噪声图像分割算法. 首先, 通过定义平滑度, 设计自适应匹配函数, 实现非局部空间信息项搜索窗口和 邻域窗口的自适应计算, 克服非局部空间信息窗口大小固定的问题. 其次, 将K-L信息引入目标函数, 利用隐马尔可 夫模型计算图像像素的上下文信息, 减少分割的模糊性. 最后, 利用原始图像和非局部空间信息项局部方差的绝对 差和其倒数自适应约束原始图像和非局部空间信息项, 实现约束项参数的自适应选择, 提高算法的灵活性. 含噪合 成图像和彩色图像分割实验表明, 该算法在分割精准度、平均交互比、归一化互信息、模糊分割系数和模糊划分熵 等性能方面均优于其他几种FCM算法. 例如, 在混合噪声密度为15%的条件下, 算法的模糊分割系数和模糊划分熵 分别达到99.92%和0.14%.     

多尺度模糊加权角点检测新算法研究

为了提高图像角点检测的准确度和降低噪声对检测效果的影响,将多尺度思想和模糊理论引入到角点检测过程中,在建立了像素点属于角点的隶属度函数的基础上提出一种多尺度模糊加权角点检测新算法.首先将原始图像使用高斯核函数进行变换生成一组响应图像,并将其进行加权叠加得到原始图像的平均角点响应值;再选取合适的阚值进行相关处理得到最终的角点.实验结果表明,该算法不但抗噪性能较好,而且提取出来的角点也较准确.     

基于核主成分分析的图像模糊篡改检测算法

现有的图像模糊篡改检测算法通常提取模糊操作引入的某单一特征进行判断,为更好地提高算法检测效率,提出基于核主成分分析的模糊篡改检测算法.通过奇异值分解提取第一组特征,计算图像二次模糊相关性作为第二组特征,计算图像质量因子作为第三组特征.运用核主成分分析方法实现多特征融合.采用支持向量机进行判断,从而实现模糊篡改检测.实验表明:该算法能够有效地检测数字篡改图像的模糊操作痕迹,并能对模糊篡改区域进行准确定位.     

基于局部窗口K分布的快速舰船检测算法

针对局部窗口K分布检测算法运算速度慢、计算效率低的问题,提出了一种基于局部窗口K分布的快速舰船目标检测算法。该算法首先采用迭代分割算法对原始合成孔径雷达(SAR)图像进行预筛选处理,根据预筛选选出潜在目标,在原始SAR图像中剔除潜在目标像素;然后利用背景图像计算二阶和四阶积分图像,在每一个像素点处采用滑动窗口的方式,在积分图像中进行加减计算确定所在位置的二四阶矩并估计K分布的参数;其次,确定概率密度函数后,通过求解函数得到检测阈值,根据检测阈值确定感兴趣区域;最后,通过模糊差影的鉴别方法对目标中的虚警目标进行进一步剔除,进而完成检测。通过实测SAR图像检测实验,积分算法与局部窗口的K分布算法相比将运算所需时间降低了50%,基于模糊差影的鉴别算法将品质因素由44.4%提高到100%。所提算法既保证了算法的实时性,又提高了检测的精度,在进行SAR舰船自动检测方面具有一定的应用价值。     

基于差值绝对值之和和置信传播的快速收敛立体匹配算法

针对传统置信传播（BP）立体匹配算法运算次数较多、效率低下的问题,提出了一种基于像素灰度绝对误差和（SAD）和BP的快速收敛立体匹配算法。首先使用SAD作为代价函数来计算初始视差值,并将可靠视差值作为约束项加入全局算法BP的能量函数中,进行全局的能量函数的优化;然后在优化过程中更新计算每个像素点的置信度时,考虑当前像素点自适应大小邻域内像素点对它的信息传递,而忽略距离较远的像素点的影响,从而减少了置信传播节点数并提高了置信度收敛的速度。实验结果表明,提出的算法在保持相近匹配精度的前提下,运行时间减少了50%~60%,提高了立体匹配效率,为实时应用打下了基础。     

融合IMU去除运动模糊的改进光流匹配算法

为进一步提高视觉SLAM中的光流匹配精度和速度,提出一种融合惯性测量单元（inertial measurement unit,IMU）去除运动模糊的改进光流匹配算法。该算法首先利用IMU运动信息计算的点扩散函数去除运动模糊,提高特征点匹配率;其次在LK（Lucas-Kanade）光流的基础上引入梯度误差,并使用图像梯度L1范数作为正则项模拟稀疏噪声,构建代价函数;然后利用IMU预测特征点位置作为该算法初始值,并加入BB（Barzilar-Borwein）步长改进原有的高斯牛顿算法,提高计算速度。实验表明,通过两帧之间比较,该算法的效率和精度均优于LK光流法;然后将该算法集成到VINS-Mono框架,在数据集EuRoC上结果显示,该算法提高了原有框架的定位精度和鲁棒性。     

Motion‐blur characterization on liquid‐crystal displays

Abstract— In this paper, several methods to characterize motion blur on liquid‐crystal displays are reviewed. Based on the assumptions of smooth‐pursuit eye tracking and one‐frame temporal luminance integration, a simple algorithm has been proposed to calculate the normalized blurred edge width (N‐BEW) and motion‐picture response time (MPRT) with a one‐frame‐time moving‐window function to LC temporal step response curves. A custom measurement system with a fast‐eye‐sensitivity‐compensated photodiode has been developed to characterize motion blur based on LC response curves (LCRCs). MPRT values obtained by using the algorithm mentioned above and those from the smooth‐pursuit‐camera methods agree. Perception experiments were conducted to validate the correspondence between the simulated results and actual perceived images by the human eyes. In addition, the insufficiency of MPRT to evaluate motion blur on impulse‐type light‐generation LCDs, by analyzing the measurement results of a scanning backlight LCD, is discussed.     

基于自适应模糊映射图估计的离焦靶标图像盲复原

为解决靶标图像全局和局部离焦模糊问题,提出一种基于自适应模糊映射图估计的快速盲复原方法。首先,根据尺度空间图像边缘的连续性,自适应选择二次模糊量参考矩阵,并对离焦模糊靶标图像进行二次模糊,然后基于图像边缘差比计算稀疏模糊映射图,利用引导滤波进行插值获取模糊映射图,最后基于光学离焦退化模型建立模糊映射图和模糊退化图像之间的物理关系,实现离焦模糊靶标图像快速复原。实验结果表明,本文方法能够有效恢复离焦模糊靶标图像,增强靶标图像边缘特征,在算法运行效率上有极大优势,避免了迭代算法的高时耗问题,适合实际工业应用。     

融合运动信息的图像运动模糊去除算法

现有运动去模糊算法难以有效复原含有大尺度旋转的复合运动模糊,针对此问题提出了一种基于U-net模型的神经网络框架。该框架通过融合运动信息至网络输入,给定每一像素点不同的运动约束。经过网络的编码器与解码器结构,得到每一像素点的预测值,实现端对端的方式直接获得复原图像。实验在通用数据集上与当前先进去模糊算法进行比较,该方法相比性能最好的算法PSNR(peak signal-to-noise ratio)值提高了0.14 dB,相比实时性最好的算法运行时间减少了0.1 s;同时在含有旋转运动的测试集上进行验证,证明了该算法可获得较好的复原质量。     

增强成对旋转不变的共生扩展局部二值模式

目的 针对成对旋转不变的共生局部二值模式（PRICoLBP）算法对图像光照、旋转变化鲁棒性较差,且存在特征维度过大的问题,提出了一种可融合多种局部纹理结构信息的有效特征——增强成对旋转不变的共生扩展局部二值模式。方法 首先,对图像各像素点的邻域像素点灰度值进行二值量化得到二值编码序列,并不断旋转二值序列得到以不同邻域点作为编码起始点对应的LBP值;然后,分别利用极大、极小LBP值对应的邻域起始编码点和中心像素点确定两个方向矢量,并沿这两个方向矢量在两个不同尺度图像上选取上下文共生点;其次,利用扩展局部二值模式（ELBP）算法的旋转不变均匀描述子来提取上下文共生点对的中心像素灰度级、邻域像素灰度级及径向灰度差异特征间的相关性信息;最后,用上下文共生点对的特征直方图训练卡方核支持向量机,检测纹理图像类别。结果 通过对Brodatz、Outex （TC10、TC12）、Outex （TC14）、CUReT、KTH-TIPS和UIUC纹理库的分类实验,改进算法的识别率比原始的PRICoLBP算法识别率分别提高了0.32%、0.57%、5.62%、3.34%、2.1%、4.75%。结论 利用像素点LBP特征极值对应的起始编码序列来选取上下共生点对,并用ELBP算法提取共生点对局部纹理信息,故本文方法能更好描述共生点对间的高阶曲率信息及更多局部纹理信息。在具光照、旋转变化的Outex、CUReT、KTH-TIPS纹理库图像分类实验中,所提方法比原始PRICoLBP算法取得了更高的识别率。实验结果表明,改进算法相比于原始算法能在较低的特征维度下对图像光照、旋转变化具有较好的鲁棒性。     

一种改进的全参考模糊度比值算法

由于图像处理技术的发展, 对图像和视频评价提出了更高的要求, 而模糊度（blur）指标可以比较准确地反映图像的客观质量。为了提高图像视频客观评价的准确率, 针对模糊度进行了研究, 提出了一种改进的全参考模糊度比值算法。算法先使用边缘检测得到视频每一帧图像的垂直边缘图, 然后计算其模糊度值, 再将原始视频和失真视频模糊度值在坐标中标出, 一般情况下, 有点状、线状和散点分布三种, 最后使用三种方案：均值、线性回归和最小包容圆对其分布进行拟合。实验结果表明, 这三种方案所得的客观评价结果和主观评价值均有较好的吻合度。     

基于时间一致性局部颜色特征的无纹理3D物体实时跟踪

针对无纹理3D物体跟踪算法在复杂背景和运动模糊的情况下容易跟踪失败、跟踪速度难以达到强实时等问题,提出一种基于时间一致性局部颜色特征的3D物体实时跟踪算法.首先在物体3D模型投影轮廓法向搜索线上计算像素颜色的加权均值作为局部颜色特征,增强颜色特征在复杂环境中的表征能力,并对局部颜色特征进行时间一致性更新,剔除前景背景颜色相似的局部颜色特征,以避免相似前景背景颜色导致的跟踪失败;然后定义基于局部颜色特征的能量函数,并推导该能量函数的解析导函数;最后改进了优化物体姿态的高斯牛顿法,通过添加阻尼参数防止姿态优化陷入局部极值,提高姿态估计精度和跟踪速度.实验使用7组测试视频验证文中算法,结果表明,该算法能更有效地克服复杂背景和运动模糊的干扰,在未使用并行计算的前提下可实现强实时跟踪.     

由粗到精的多尺度散焦模糊检测

目的 散焦模糊检测致力于区分图像中的清晰与模糊像素，广泛应用于诸多领域，是计算机视觉中的重要研究方向。待检测图像含复杂场景时，现有的散焦模糊检测方法存在精度不够高、检测结果边界不完整等问题。本文提出一种由粗到精的多尺度散焦模糊检测网络，通过融合不同尺度下图像的多层卷积特征提高散焦模糊的检测精度。方法 将图像缩放至不同尺度，使用卷积神经网络从每个尺度下的图像中提取多层卷积特征，并使用卷积层融合不同尺度图像对应层的特征；使用卷积长短时记忆（convolutional long-short term memory，Conv-LSTM）层自顶向下地整合不同尺度的模糊特征，同时生成对应尺度的模糊检测图，以这种方式将深层的语义信息逐步传递至浅层网络；在此过程中，将深浅层特征联合，利用浅层特征细化深一层的模糊检测结果；使用卷积层将多尺度检测结果融合得到最终结果。本文在网络训练过程中使用了多层监督策略确保每个Conv-LSTM层都能达到最优。结果 在DUT （Dalian University of Technology）和CUHK （The Chinese University of Hong Kong）两个公共的模糊检测数据集上进行训练和测试，对比了包括当前最好的模糊检测算法BTBCRL （bottom-top-bottom network with cascaded defocus blur detection map residual learning），DeFusionNet （defocus blur detection network via recurrently fusing and refining multi-scale deep features）和DHDE （multi-scale deep and hand-crafted features for defocus estimation）等10种算法。实验结果表明：在DUT数据集上，本文模型相比于DeFusionNet模型，MAE （mean absolute error）值降低了38.8%，F_0.3值提高了5.4%；在CUHK数据集上，相比于LBP （local binary pattern）算法，MAE值降低了36.7%，F_0.3值提高了9.7%。通过实验对比，充分验证了本文提出的散焦模糊检测模型的有效性。结论 本文提出的由粗到精的多尺度散焦模糊检测方法，通过融合不同尺度图像的特征，以及使用卷积长短时记忆层自顶向下地整合深层的语义信息和浅层的细节信息，使得模型在不同的图像场景中能得到更加准确的散焦模糊检测结果。