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多图非局部去噪算法研究

多图非局部去噪算法研究

作者：王娜西安电子科技大学

学位级别：硕士

数字图像作为人类获取视觉信息的重要载体之一，其在采集和传输的过程中，会不可避免地受到噪声的影响，导致数字图像的质量下降，阻碍人们从中获取所需的信息。如何有效抑制噪声对图像质量的影响，为后续的图像处理提供更加真实可靠的... 详细信息

数字图像作为人类获取视觉信息的重要载体之一，其在采集和传输的过程中，会不可避免地受到噪声的影响，导致数字图像的质量下降，阻碍人们从中获取所需的信息。如何有效抑制噪声对图像质量的影响，为后续的图像处理提供更加真实可靠的图像信息，一直以来都是数字图像处理领域研究的重点和热点问题之一。对于传统的单帧图像去噪，其本质上是一个欠定性问题，通常是对噪声统计特性进行一系列先验性假设进而获取近似的最优解。相比于单帧图像，针对同一场景采集的多帧图像提供了更加丰富的空域信息，为图像去噪提供了新的研究思路。本文针对同一场景的多帧图像去噪问题，从时域多帧图像存在更多空域信息这一核心思想出发，分析和研究了多帧图像中空域信息的相关特性，提出了一种多参考块的多图非局部均值去噪算法，并结合噪声统计特性分析，提出了一种自适应权值的多图非局部均值去噪算法。结合数字图像在变换域具有稀疏性的特点，本文从变换域单帧图像去噪算法中的代表性算法——块匹配三维协同滤波去噪算法出发，研究多帧图像的应用场景中，如何准确地实现相似块的搜索以及如何合理利用空时域相似块变换后的稀疏性，提出了一种基于三维块匹配的变换域非局部去噪算法。大量的仿真实验表明，本文所提出的使用自适应权值的多图非局部均值去噪算法和基于三维块匹配的变换域多图非局部去噪算法在抑制噪声的同时，可以有效地保留图像中的细节信息，相比于已有算法，在图像的主观质量上具有明显的改善。

关键词：多帧图像去噪空时域相似性非局部均值三维块匹配

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基于变换域的图像去噪算法研究

基于变换域的图像去噪算法研究

作者：张稳稳浙江大学

学位级别：硕士

随着信息网络的发展,人们对图像的质量要求越来越高。而实际上,图像在传输和处理的过程中不可避免地会受到噪声的干扰。噪声不仅降低了图像的质量,使图像变得模糊,甚至还淹没了图像的特征。因此,图像去噪一直是人们研究的热点。如何有... 详细信息

随着信息网络的发展,人们对图像的质量要求越来越高。而实际上,图像在传输和处理的过程中不可避免地会受到噪声的干扰。噪声不仅降低了图像的质量,使图像变得模糊,甚至还淹没了图像的特征。因此,图像去噪一直是人们研究的热点。如何有效地去除噪声并很好地保留图像的细节也成了研究工作的重点。为了有效地去除噪声并提升图像的质量,本文从变换域去噪和保留细节信息的角度深入研究图像去噪技术。首先,基于小波处理在图像降噪中的优越性,研究并提出了一种基于双树复小波域的邻域自适应贝叶斯收缩去噪方法;其次,考虑增强图像的清晰度,通过锐化图像细节信息来改进了三维块匹配图像去噪算法。为了去除图像采集或传输中引入的噪声,基于双树复小波域的邻域自适应贝叶斯收缩的图像去噪方法利用了双树复小波变换的平移不变性和更多的方向选择性的优点,并考虑了系数间的局部自适应邻域相关性,以尺度适合的窗口为单位估计相应系数的方差,利用滑窗求其平均作为整个子带的图像方差,通过贝叶斯收缩来处理小波系数,从而实现高效的图像去噪。实验结果证明,该方法取得了很高的峰值信噪比和更好的视觉效果,去噪性能优良。为了能在锐化图像细节信息的同时进一步去噪。本文提出一种基于α-生根锐化算法的三维块匹配去噪算法,该算法利用α-生根算法理论对图像进行锐化处理,从而增强图像的细节信息,使图像的纹理特征得到明显的体现出来。在显现纹理特征之后,该算法再进行三维块匹配算法的第二步去噪。实验结果表明,本改进算法不仅很好的保留和增强了有用的图像细节部分,更有效的降低了噪声。

关键词：图像去噪双树复小波变换邻域自适应贝叶斯收缩三维块匹配 α-生根算法

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基于人工/非人工特征的声纳图像识别研究

基于人工/非人工特征的声纳图像识别研究

作者：刘珈麟哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

本文针对声纳图像识别任务,基于两种思路研究了特征提取分类技术。对于特定目标,采用人工提取特征的思路(特征提取)对目标进行识别;对于多类目标,采用非人工提取特征的思路(特征学习)对目标进行识别。本文首先研究了图像预处理技术,包... 详细信息

本文针对声纳图像识别任务,基于两种思路研究了特征提取分类技术。对于特定目标,采用人工提取特征的思路(特征提取)对目标进行识别;对于多类目标,采用非人工提取特征的思路(特征学习)对目标进行识别。本文首先研究了图像预处理技术,包括图像去噪与图像分割。在去噪部分,本文对比了邻域平均、维纳滤波、小波去噪和三维块匹配算法,证明了三维块匹配算法的去噪性能更好。在分割部分,本文对比了迭代法、最大类间方差法、一维最大熵方法和快速行进算法,证明了迭代法在适用性方面具有优势。在此基础上,本文重点研究了图像特征的提取和分类。对于两类特定目标,本文研究了纹理特征提取方法,并利用支持向量机完成对纹理特征向量的分类。对于多类目标,本文设计了一个两层深度的卷积神经网络,该网络避免了人工提取图像特征,因而识别方法在适用性方面具有优势。

关键词：声纳图像识别支持向量机卷积神经网络三维块匹配灰度共生矩阵

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基于X射线的盆式绝缘子缺陷识别方法研究

基于X射线的盆式绝缘子缺陷识别方法研究

作者：张梦岑湖南大学

学位级别：硕士

气体绝缘全封闭组合电器(Gas Insulated Metal-enclosed Switchgear,GIS)凭借维护量小,设备集成性好及供电可靠性高的优势,成为国内110kV及以上电压等级的变电站中应用广泛的大型开关设备。盆式绝缘子是GIS中起支撑母线和隔离气室作用... 详细信息

气体绝缘全封闭组合电器(Gas Insulated Metal-enclosed Switchgear,GIS)凭借维护量小,设备集成性好及供电可靠性高的优势,成为国内110kV及以上电压等级的变电站中应用广泛的大型开关设备。盆式绝缘子是GIS中起支撑母线和隔离气室作用的重要部位,关乎着整套设备的安全。盆式绝缘子是一种由环氧树脂和氧化铝组合浇筑而成的复合材料,生产的温度和工艺固化都会造成两种材料的聚集分化不一致,从而致使内部应力差异明显,加高压后严重时会形成裂缝或气泡缺陷;同时,在其安装和使用过程中,部分金属脱落或者设备老化还可能形成异物缺陷。成套GIS的安装拆卸工序复杂,如何在不拆卸GIS的前提下,高效准确检测其内部设备的运行状态是当下的研究热点。其中盆式绝缘子是GIS关键的内部设备之一,安装于GIS的气室之间,是检测的重点和难点之一。本文对盆式绝缘子缺陷检测方法进行了大量分析研究后,提出了一种基于X射线和改进卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)相结合的盆式绝缘子缺陷检测方法。本文研究采用X-DR(X Ray Digital Radiography)射线检测技术对盆式绝缘子进行了多组透照实验,采集了大量盆式绝缘子射线图像。针对盆式绝缘子射线图像对比度低、噪声种类多的特点,本文提出了一种基于改进三维块匹配的X射线盆式绝缘子图像去噪方法。该方法针对三维块匹配算法协同滤波中采用的小波硬阈值法造成的伪吉布斯现象,提出了一种改进的小波阈值去噪方法,克服了伪吉布斯现象,保留了更多的图像细节;针对三维块匹配算法协同滤波中采用的维纳滤波法造成的“振铃效应”,提出了一种基于各向异性扩散的改进卡尔曼滤波方法,避免了振铃效应,且边缘清晰,细节完整。经过预处理后的图像质量得到了大幅提升,为后续缺陷识别提供了良好的图像基础,但要准确识别盆式绝缘子的裂纹、气泡和金属异物等缺陷类型仍非易事。裂纹缺陷虽然有一定的长度,但其深度浅,直径小,在射线图像中造成的影像对比并不明显;而气泡和金属异物面积较小,易被其他物体遮挡,难以识别。若要针对不同类型缺陷进行各种形态的特征提取,工作量巨大且步骤繁琐,而卷积神经网络可以自学习图像特征,节省大量特征提取时间,且准确度相比其他方法也更有优势。本文提出了一种基于改进CNN的缺陷识别方法,将传统CNN的固定卷积核改进为可变形卷积核,可变形的卷积核能够检测更多感兴趣区域,使得识别出来的特征更具典型性;将传统的激活函数线性纠正单元(The Rectified Linear Unit,ReLU)改进为PReLU(Parameteric ReLU),不仅可以改善传统的ReLU在低于阈值时造成的部分神经元静默现象,而且能够加快收敛速度。仿真结果表明,与支持向量机(Support Vector Machine,SVM)和传统CNN相比较,改进的CNN计算开销更小,收敛速度更快,且对盆式绝缘子缺陷的识别更准确。实验结果表明,本文所提的基于X射线和改进CNN相结合的盆式绝缘子缺陷检测方法能够在不拆解、不接触GIS设备的情况下,对其内部设备进行透照检测,是一种安全高效、准确可行的盆式绝缘子缺陷检测方法。

关键词： X射线盆式绝缘子射线图像图像去噪三维块匹配卷积神经网络缺陷检测

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光照变化的纹理分类研究

光照变化的纹理分类研究

作者：占俊杰重庆大学

学位级别：硕士

纹理是图像的重要底层视觉特征,纹理分析是计算机视觉的重要研究方向之一,纹理分类是纹理分析的重要组成部分。而纹理分类的关键问题就是提取纹理图像的主要特征。纹理图像较其他图像具有纹理信息丰富的特点,纹理信息也极易受到外界因... 详细信息

纹理是图像的重要底层视觉特征,纹理分析是计算机视觉的重要研究方向之一,纹理分类是纹理分析的重要组成部分。而纹理分类的关键问题就是提取纹理图像的主要特征。纹理图像较其他图像具有纹理信息丰富的特点,纹理信息也极易受到外界因素的影响,光照就是其中的因素之一。因此,消除光照影响,提取纹理图像的光照不变特征是纹理分析的热点研究问题。本文主要研究总结了光照对纹理信息的影响特点,结合三维块匹配降噪算法以及小波去噪模型,提出了两种光照不变特征提取算法方案。本文工作总结如下:①颜色恒常性计算是消除光照对图像影响的方法之一。图像成像呈现不仅和场景表面的反射特性有关,而且和场景光源有关。颜色恒常性计算首先计算出图像成像时的光照估计,然后通过校正模型将图像校正为标准光源下的颜色,如对角模型。②提取图像的光照不变特征是解决光照影响的另一条途径。纹理图像包含丰富的纹理信息。通过研究光照变化对图像的影响可知,光照变化不仅会影响图像的颜色,而且还会影响图像的纹理细节信息。本文根据三维块匹配(BM3D)的算法特点,提出了两种纹理光照不变特征提取方案。方案一结合小波变换的多分辨率特性,对纹理图像各颜色通道对数域采用小波变换得到低频和高频分量,低频分量包含丰富的纹理结构边缘,而高频分量则包含图像细节信息,为提高光照不变特征的鲁棒性,对低频和高频分量采用不同的方法。对于低频分量,采用低通滤波来保存纹理结构边缘信息。对于高频分量,鉴于BM3D算法具有降噪效果好、良好的细节保存以及引入人工噪声少等特点,对其使用BM3D降噪算法。并对降噪结果进行小波重构得到光照分量,求得光照不变量,并运用主成分分析(PCA)降低特征维数,获得特征向量,最后使用K-最近邻特征线(K-NFL)分类器进行纹理分类。在纹理数据库OutexC0014上的分类实验结果表明该算法具有良好的分类效果。最后,结合预处理思想以及图像空域与对数域系数分布差异特点,提出了方案二,分类实验结果表明,方案二较方案一性能提高了6%。

关键词：光照不变特征三维块匹配小波去噪模型主成分分析(PCA) 预处理

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图像去噪的反馈与调节

图像去噪的反馈与调节

作者：姜南吉林大学

学位级别：硕士

随着时代不断的发展与进步、科学技术和互联网发展的日益成熟,图像处理技术受到了广泛且高度的重视,在很多领域得到了充分的应用.人们也对图像质量的要求越来越高.而现实中,由于受到成像设备与外部环境噪音干扰等影响,数字图像在产生和... 详细信息

随着时代不断的发展与进步、科学技术和互联网发展的日益成熟,图像处理技术受到了广泛且高度的重视,在很多领域得到了充分的应用.人们也对图像质量的要求越来越高.而现实中,由于受到成像设备与外部环境噪音干扰等影响,数字图像在产生和传输过程中可能存在各种各样的噪声,所以我们需要对其进行降噪处理,降噪效果的好坏会直接影响到后续的图像处理工作,诸如图像分割、边缘检测、压缩、目标识别等的质量.本文通过3算法对图像进行了降噪处理,进一步通过计算每个像素点的方差与全局方差相比较从而反馈出该算法没有处理好的像素点,在此基础上进行调节改进最终取得了不错的效果.本文通过四个章节进行论述,第一部分介绍了图像降噪研究的背景意义以及图像降噪质量评价标准;接着介绍常见的图像噪声、噪声模型以及国内外比较经典的图像降噪算法;再次介绍了本文在3降噪的基础上进行反馈调节;最后为实验结果,并对本文的一个客观评价及总结.

关键词：图像处理图像去噪三维块匹配图像反馈调节

基于特征提取的快速SAR-BM3D相干斑抑制算法

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电子测量技术 2018年第1期41卷 123-128页

作者：鲁自立贾鑫曾创展装备学院研究生管理大队北京101416 装备学院光电装备系北京101416

针对三维块匹配（BM3D）算法在合成孔径雷达（SAR）图像相干斑抑制时对图像块的相似性比较造成计算量过大的问题,提出一种基于特征提取的SAR-BM3D相干斑抑制算法。首先通过梯度奇异值分解对SAR图像的平坦区和边缘纹理特征区进行描述,从... 详细信息

针对三维块匹配（BM3D）算法在合成孔径雷达（SAR）图像相干斑抑制时对图像块的相似性比较造成计算量过大的问题,提出一种基于特征提取的SAR-BM3D相干斑抑制算法。首先通过梯度奇异值分解对SAR图像的平坦区和边缘纹理特征区进行描述,从而获得SAR图像的结构信息,然后生成特征区域的相似集,最后根据得到的相似集来缩小同质区的搜索区域和扩大边缘纹理区的搜索区域,达到提高SAR-BM3D相似块匹配效率的目的。通过对比实验证明,算法能够有效加快SAR-BM3D运算时间,同时获得相干斑抑制效果较为良好的SAR图像。

关键词：合成孔径雷达相干斑三维块匹配奇异值分解

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高斯噪声消除算法的并行处理研究与分析

北京测绘 2018年第7期32卷 782-787页

作者：谭梨蓝贵文桂林理工大学测绘地理信息学院广西桂林541004 广西空间信息与测绘重点实验室广西桂林541004

维纳滤波(Wiener)算法、非局部均值滤波(NLM)算法以及三维块匹配滤波(BM3D)算法是图像处理领域高斯噪声去除使用最广泛的三种算法。本文针对三种去噪算法的特点,设计了三种算法的并行处理程序,通过实验对去噪效果进行了分析比较。实验... 详细信息

维纳滤波(Wiener)算法、非局部均值滤波(NLM)算法以及三维块匹配滤波(BM3D)算法是图像处理领域高斯噪声去除使用最广泛的三种算法。本文针对三种去噪算法的特点,设计了三种算法的并行处理程序,通过实验对去噪效果进行了分析比较。实验结果表明,BM3D以及NLM去噪结果较维纳滤波更好;在基于并行算法的条件下,BM3D以及NLM在面对大数据量时算法效率有明显提升,获得较高的加速比,维纳滤波算法在并行条件下优势并不明显;BM3D算法用时最短、去噪效果最好,在图像尺寸为2048×2048时,图像处理加速比达到9.8。

关键词：高斯噪声去噪维纳滤波非局部均值滤波三维块匹配并行算法

多方向高斯窗匹配模板的SAR-BM3D相干斑抑制算法

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无线电工程 2017年第10期47卷 17-21,82页

作者：鲁自立贾鑫曾创展装备学院光电装备系北京101416

针对三维块匹配(BM3D)算法在合成孔径雷达(SAR)图像相干斑抑制时存在的边缘方向信息获取不足和过度平滑的问题,提出一种基于非下采样的Shearlet变换(NSST)和多方向高斯窗匹配模板的SAR-BM3D相干斑抑制算法。通过NSST对图像的边缘纹理特... 详细信息

针对三维块匹配(BM3D)算法在合成孔径雷达(SAR)图像相干斑抑制时存在的边缘方向信息获取不足和过度平滑的问题,提出一种基于非下采样的Shearlet变换(NSST)和多方向高斯窗匹配模板的SAR-BM3D相干斑抑制算法。通过NSST对图像的边缘纹理特征进行描述,通过多个方向不同的高斯窗来匹配SAR图像在空间域内的几何结构,保留较为完好的SAR图像边缘细节信息,将相似性估计的结果聚合得到相干斑抑制后的SAR图像。通过对比实验证明,本文提出的算法不仅对SAR图像的相干斑抑制效果明显,同时能够有效地保持SAR图像的纹理细节,具有良好的人眼视觉效果。

关键词：合成孔径雷达相干斑三维块匹配高斯窗