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太赫兹成像三维块匹配自适应Canny边缘检测算法

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量子电子学报 2023年第4期40卷 458-468页

作者：於康杰方波李剑敏王震蔡晋辉邬佳璐何正龙中国计量大学计量测试工程学院浙江杭州330018 北方光电集团有限公司陕西西安710000 杭州大华仪器制造有限公司浙江杭州311400

针对传统Canny算子在滤波时会模糊边缘且需要人工设置高低阈值的缺点,提出了一种基于三维块匹配的改进自适应阈值Canny边缘检测算法,并用于太赫兹三维层析成像。该算法一方面对滤波方法进行了改进,用三维块匹配(BM3D)滤波算法结合引导... 详细信息

针对传统Canny算子在滤波时会模糊边缘且需要人工设置高低阈值的缺点,提出了一种基于三维块匹配的改进自适应阈值Canny边缘检测算法,并用于太赫兹三维层析成像。该算法一方面对滤波方法进行了改进,用三维块匹配(BM3D)滤波算法结合引导滤波算法代替高斯滤波算法以减少图像边缘信息的丢失;另一方面,针对传统人工设定阈值的不确定性,将梯度图进行块匹配后对三维图像块组使用最大类间方差法(OTSU)以自适应确定高低阈值。最后利用该算法对含有噪声的图像进行边缘检测处理,发现在高斯噪声方差为20时滤波后的峰值信噪比(PSNR)从22.202提升至27.151,验证了该算法去除噪声的有效性。三维块匹配改进自适应阈值Canny边缘检测算法(BM-OTSU-Canny)减少了错误边缘的数量,同时保留了连接性较好的边缘点,改善了边缘细节信息的提取效果。

关键词：图像处理太赫兹成像三维块匹配 Canny算法边缘检测

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NSST域三维块匹配的SAR图像相干斑抑制算法

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重庆邮电大学学报（自然科学版） 2022年第3期34卷 433-443页

作者：余翔李娅王诗言重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065

为了降低合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)图像中相干斑噪声对后续应用的影响,提出一种基于非下采样剪切波变换(non-subsampled Shearlet transform,NSST)域三维块匹配的相干斑抑制算法。该方法能够充分利用图像的自相似性... 详细信息

为了降低合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)图像中相干斑噪声对后续应用的影响,提出一种基于非下采样剪切波变换(non-subsampled Shearlet transform,NSST)域三维块匹配的相干斑抑制算法。该方法能够充分利用图像的自相似性和稀疏性,在抑制相干斑的同时保留图像的细节。为了较少计算量并增强相似块匹配的鲁棒性,使用灰度理论(grey theory,GT)进行相似性度量得到相似块组;为了获得更多方向的细节信息,将相似块组变换到NSST域实现多尺度多方向的分解并对系数进行收缩滤除相干斑噪声;将NSST系数反变换并利用相似性作为权重得到相干斑抑制后的SAR图像。通过在真实SAR图像上进行测试实验,进一步验证了相似块匹配方法及相干斑抑制算法的有效性,有利于SAR图像的后续应用。

关键词：相干斑噪声三维块匹配灰度理论(GT) 非下采样剪切波变换(NSST)

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层间约束下三维块匹配的双能CT多成分分解

层间约束下三维块匹配的双能CT多成分分解

作者：孔霞中北大学

学位级别：硕士

双能CT根据物体在不同X射线下的衰减系数差异信息,可在无损条件下实现基材料组分表征,但实际常规CT系统获取的材料衰减系数值与衰减系数理论值存在误差,影响组分表征结果的准确性.现有研究利用块匹配方法将获取的结构相似性信息加入到... 详细信息

双能CT根据物体在不同X射线下的衰减系数差异信息,可在无损条件下实现基材料组分表征,但实际常规CT系统获取的材料衰减系数值与衰减系数理论值存在误差,影响组分表征结果的准确性.现有研究利用块匹配方法将获取的结构相似性信息加入到材料分解中,有效降低了图像噪声在材料分解中的污染,提升了材料分割精度,但对于三维空间内材料的分割精度仍有限.针对该问题,依据层间材料的连接性与一致性特征,本文基于层间约束思想将块匹配与层间约束思想相结合形成有层间约束的三维块匹配方法,获取像素的三维空间信息,引入更全面的结构相似性信息,有效降低重建图像中噪声对基材料分解的影响,提高材料分解精度.本文针对实际CT获取的高密度材料衰减系数有误差而导致的组分表征不准确问题,考虑层间材料连接性并引入层间约束思想,利用有层间约束的三维块匹配方法将三维结构相似性信息加入到像素的基材料选取中,引入多材料分解模型获取初始基图像,再利用三维块匹配方法对基图像进行三维特征约束分组后再进行多材料分解,通过实验证明该算法有效提高了衰减系数接近的材料识别能力.但对于衰减系数更相近甚至相等的材料区分度仍有限.为此,利用区域化三维块匹配获取更全面的结构信息,提高像素材料成分矩阵的准确度,引入有TV正则项的多材料分解模型获取初始基图像,再利用区域化块匹配进行基图像三维特征约束分组,后再进行TV最小化的多材料分解,得到更准确地组分表征图,且实验证明,该算法进一步提升了组分表征的完整性与准确性.

关键词：双能CT 多材料分解三维块匹配材料三元组

基于偏微分方程和三维块匹配的图像去噪算法研究

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基于偏微分方程和三维块匹配的图像去噪算法研究

作者：陈璟南京信息工程大学

学位级别：硕士

在计算机科学的快速发展中,伴随着“互联网+”方式的不断普及,数字化的多媒体信息不仅仅是融入我们的生活中,而且还在公共交通、医疗卫生、军事安全和航天科技等各个方面都发挥着不可替代的作用。作为数字化信息的重要载体和信息来源,... 详细信息

在计算机科学的快速发展中,伴随着“互联网+”方式的不断普及,数字化的多媒体信息不仅仅是融入我们的生活中,而且还在公共交通、医疗卫生、军事安全和航天科技等各个方面都发挥着不可替代的作用。作为数字化信息的重要载体和信息来源,数字图像在采集、传送和接收的过程中,无可避免会受到各种噪音信息的污染,使得图像质量降低,不能满足后续处理的要求。因此,图像去噪技术,作为保障信息传递的重要技术,一直以来是研究学者们重点关注的领域之一。本文主要对图像处理中的偏微分方程法和三维块匹配方法进行研究,针对传统算法中存在的不足之处,提出相应完善的新算法模型。主要工作内容如下:1.针对偏微分方程中的P-M扩散模型在图像处理时存在细节丢失和“块状效应”的问题,提出一种基于加性算子分裂的混合阶扩散模型去噪算法。首先,结合传统低阶PM扩散模型和高阶扩散模型的优势,利用改进扩散系数的模型来构建混合模型,然后引入梯度阈值的自适应传导系数,根据图像局部特征不同,适用不同去噪模型,最后以加性算子分裂方法求解该算法模型,提高计算效率,在去除噪声信息同时维持边界特征。2.针对传统偏微分方程扩散模型不能很好提取边缘特征的问题,提出一种基于图像熵的最小交叉熵阈值去噪算法。首先,将图像熵引入边缘算子中构建联合边缘检测算子,然后用最小交叉熵准则来确定最优化阈值控制扩散强度,最终建立基于图像熵的最小交叉熵阈值去噪模型。通过实验数据定量分析,可以看出该算法既能保证去噪效果,也可以较好保留图像细节特征。3.针对三维块匹配算法不能很好保留图像高频细节的问题,提出一种基于非下采样Shearlet变换的三维块匹配去噪算法。首先,通过区域划分的方式将含噪图像分为平坦过渡区域和边缘纹理区域,然后分别采用不同滤波处理,针对边缘纹理区域采用具有多尺度分解和方向特性的非下采样剪切波变换和硬阈值收缩,针对平坦过渡区域采用高阶全变分滤波。在块匹配过程中,根据图像块的空间位置距离,引入自适应相似块匹配策略,提升块匹配的合理性。通过实验分析,该算法能够较好保留图像中高频细节信息。

关键词：图像去噪偏微分方程图像熵三维块匹配 Shearlet变换

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基于曲波噪声估计的三维块匹配地震资料去噪

石油地球物理勘探 2019年第6期54卷 1188-1194,I0007页

作者：孙成禹刁俊才李文静中国石油大学(华东)地球科学与技术学院山东青岛266580 青岛海洋国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266071 东方地球物理公司物探技术研究中心河北涿州072751

常规的三维块匹配(BM3D)算法在地震资料降噪处理中具有较好的效果,但在实际处理中因无法得到噪声先验信息,通常难以确定所需的滤波阈值等相关参数。为此,提出了一种基于曲波噪声估计的BM3D地震资料去噪方法。首先利用曲波变换估计地震... 详细信息

常规的三维块匹配(BM3D)算法在地震资料降噪处理中具有较好的效果,但在实际处理中因无法得到噪声先验信息,通常难以确定所需的滤波阈值等相关参数。为此,提出了一种基于曲波噪声估计的BM3D地震资料去噪方法。首先利用曲波变换估计地震资料的噪声方差,再通过改进的BM3D去噪算法自适应地选取合适的阈值参数并完成去噪处理。理论模型与实际资料的处理结果表明,所提算法与常规的BM3D去噪算法和曲波变换去噪算法相比,能在很好地去除随机噪声的同时更好地保护有效信号,且在去噪过程中对边界反射的细节信息保持较好,计算效率较高,在实际资料处理中得到良好的效果。

关键词：地震资料去噪三维块匹配噪声先验估计曲波变换信噪比

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基于双域滤波的三维块匹配视频去噪算法

通信学报 2015年第9期36卷 91-97页

作者：肖进胜李文昊姜红彭红朱神添武汉大学电子信息学院湖北武汉430072 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079

将双域滤波和三维块匹配算法相结合,充分利用了视频序列的时空频域的相关性,进行视频去噪。将三维块匹配视频去噪算法中小波阈值去噪得到的图像替换原引导图像,抑制了双域滤波算法基本层不平滑的问题。参考残差矩阵的能量谱对短时傅里... 详细信息

将双域滤波和三维块匹配算法相结合,充分利用了视频序列的时空频域的相关性,进行视频去噪。将三维块匹配视频去噪算法中小波阈值去噪得到的图像替换原引导图像,抑制了双域滤波算法基本层不平滑的问题。参考残差矩阵的能量谱对短时傅里叶变换系数进行阈值收缩,减少细节层的噪声残留。实验结果表明,本算法有效地解决了双域滤波算法的基本层不平滑、细节层有噪声残留的问题,主观和客观对比也表明,本算法有着较为优秀的去噪效果。

关键词：视频去噪双域滤波三维块匹配小波阈值

基于聚类三维块匹配的合成孔径雷达影像滤波算法

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激光与光电子学进展 2018年第4期55卷 115-121页

作者：詹云军代腾达黄解军董玉森叶发旺唐聪王萌武汉理工大学资源与环境工程学院湖北武汉430070 中国地质大学地球科学学院湖北武汉430074 核工业北京地质研究院遥感信息与图像分析技术国家重点实验室北京100029

三维块匹配(BM3D)算法能够有效抑制平稳信号中的噪声。对于具有随机特性的合成孔径雷达影像斑点噪声,受限于三维变换阈值单一和在局部邻域寻找相似块,BM3D算法的滤波效果不佳。提出了基于K-Means聚类的BM3D算法,并将其应用于合成孔径雷... 详细信息

三维块匹配(BM3D)算法能够有效抑制平稳信号中的噪声。对于具有随机特性的合成孔径雷达影像斑点噪声,受限于三维变换阈值单一和在局部邻域寻找相似块,BM3D算法的滤波效果不佳。提出了基于K-Means聚类的BM3D算法,并将其应用于合成孔径雷达影像斑点噪声抑制。对图像块集合根据均值、方差和极差值构建的特征向量进行聚类,估计每一类块的噪声方差,根据类噪声方差估计自适应三维变换阈值;在每一个图像块类内部寻找相似块,实现全局相似块的快速查找。实验结果表明,同BM3D算法和非局部均值算法相比,所提算法具有更好的视觉效果和更高的峰值信噪比。

关键词：图像处理合成孔径雷达斑点噪声抑制三维块匹配图像块聚类自适应阈值

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三维块匹配波域调和滤波图像去噪

计算机科学 2020年第7期47卷 130-134页

作者：吴静周先春徐新菊黄金南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心南京210044

针对当前图像去噪算法缺乏对整体结构的分析以及运算量过大的不足,提出了一种利用波域调和滤波扩散模型改进BM3D去噪技术的新算法。首先,利用传统的欧氏距离法将相似二维图像块合并,得到三维数组,再将联合滤波后的三维数组进行逆变换,... 详细信息

针对当前图像去噪算法缺乏对整体结构的分析以及运算量过大的不足,提出了一种利用波域调和滤波扩散模型改进BM3D去噪技术的新算法。首先,利用传统的欧氏距离法将相似二维图像块合并,得到三维数组,再将联合滤波后的三维数组进行逆变换,得到图像的预估计数据。其次,通过小波分解变换提取预估计图像中的高频部分进行滤波,为避免边缘模糊,引用拉普拉斯高斯算法构建新算子并将其代入扩散模型。最后,进行小波重构,以得到原始图像的最终逼近,从而均衡运算速度和去噪性能,保护图像完整的结构信息。实验结果表明,新算法的去噪性能优异,内部信息保护更具完整性,运算速度合理,有利于实际应用。

关键词：图像去噪三维块匹配小波分解拉普拉斯高斯算法

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改进的三维块匹配去噪算法

计算机科学 2019年第6期46卷 288-294页

作者：肖佳张俊华梅礼晔云南大学信息学院

在处理由高斯白噪声污染的高对比度图像时,传统的三维块匹配(Block-matching and 3D)算法不能完整地保留图像边缘和纹理细节,去噪后的图像边缘会出现边缘振铃效应。为了弥补传统BM3D去噪算法在处理图像边缘和纹理细节时的不足,提出了先... 详细信息

在处理由高斯白噪声污染的高对比度图像时,传统的三维块匹配(Block-matching and 3D)算法不能完整地保留图像边缘和纹理细节,去噪后的图像边缘会出现边缘振铃效应。为了弥补传统BM3D去噪算法在处理图像边缘和纹理细节时的不足,提出了先对噪声图像进行各向异性扩散滤波,再使用沿边缘方向代替水平方向搜索相似块的BM3D改进算法。实验结果表明,改进算法获得的相似块数量是传统方法的4倍,峰值信噪比(PSNR)也得到了进一步提高,改进算法能较好地保留图像边缘和纹理细节。

关键词：三维块匹配图像去噪边缘方向相似块