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基于混合基稀疏图像表示的压缩传感图像重构

自动化学报 2010年第3期36卷 385-391页

作者：练秋生陈书贞燕山大学信息科学与工程学院秦皇岛066004

单一基函数不能对同时包含边缘和纹理信息的自然图像进行最优压缩传感图像重构.本文根据Meyer的卡通–纹理图像模型和生物视觉原理,用拉普拉斯塔式分解和圆对称轮廓波分别表示图像的光滑成分和边缘成分,并构造了窄带轮廓波变换实现纹理... 详细信息

单一基函数不能对同时包含边缘和纹理信息的自然图像进行最优压缩传感图像重构.本文根据Meyer的卡通–纹理图像模型和生物视觉原理,用拉普拉斯塔式分解和圆对称轮廓波分别表示图像的光滑成分和边缘成分,并构造了窄带轮廓波变换实现纹理成分的稀疏表示.三种稀疏变换的基函数分别与视觉皮层中的侧膝体、简单细胞及栅格细胞的感受野类似.结合三种图像稀疏表示方法和凸集交替投影算法提出了基于混合基稀疏表示的压缩传感图像重构算法.实验结果表明,与基于块匹配三维变换迭代收缩的图像重构算法比较,本文算法能获得更高的图像重构质量.

关键词：压缩传感稀疏图像表示混合基图像重构

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基于图像重构的图像边缘检测效果评价算法

西北工业大学学报 2017年第6期35卷 1112-1118页

作者：王洪申张翔宇豆永坤张树生兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州730050 西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室陕西西安710072

边缘检测是图像处理的一个核心步骤,其检测效果直接决定图像处理的质量,但对于图像边缘检测一直缺乏量化的标准评价方式。文章提出了一种用边缘图像重构源图像的算法,横纵多方向搜索重构源集,以线性插值与渐变插值混合重构新像素,用重... 详细信息

边缘检测是图像处理的一个核心步骤,其检测效果直接决定图像处理的质量,但对于图像边缘检测一直缺乏量化的标准评价方式。文章提出了一种用边缘图像重构源图像的算法,横纵多方向搜索重构源集,以线性插值与渐变插值混合重构新像素,用重构图像与源图像的相似性评价边缘检测效果。设计了多种实验,对重构算法的性能与效果进行验证。实验结果表明,文中所构造算法能快速、有效地以边缘图像重构源图像,且可有效评价边缘检测效果。重构结果与评价结果符合人的视觉感知,对于高层次的图像处理与自动化图像处理具有较好的应用价值。

关键词：边缘检测边缘检测评价图像重构

准相位闭合在傅里叶望远镜图像重构算法中的应用

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光子学报 2015年第5期44卷 121-127页

作者：于树海王建立董磊刘欣悦王亮李宏壮刘杰中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033

为了采用T型激光发射阵列的傅里叶望远镜对深空暗、弱、小目标进行高分辨率成像探测,研究了T型发射阵列情况下的图像重构算法.借鉴点面激光发射阵列,提出了准相位闭合概念,分别得到了T型发射阵列的最小二乘法(LMS)和加权噪声的Wiener滤... 详细信息

为了采用T型激光发射阵列的傅里叶望远镜对深空暗、弱、小目标进行高分辨率成像探测,研究了T型发射阵列情况下的图像重构算法.借鉴点面激光发射阵列,提出了准相位闭合概念,分别得到了T型发射阵列的最小二乘法(LMS)和加权噪声的Wiener滤波图像重构算法,完善了T型激光发射配置的傅里叶望远镜成像系统,为实际工程系统的实施奠定了技术基础.在不同成像信噪比条件下对整体系统数值模拟发现:相比直接傅里叶逆变换方法,重构图像成像质量有所提升,特别是当成像信噪比较低时,如SNR为50时,LMS和加权噪声的Wiener滤波方法重构图像的斯特里尔比分别提高了7%和8.4%,证实了该方法的可行性和正确性.

关键词：成像系统傅里叶光学傅里叶望远镜 T型发射阵列图像重构

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基于残差神经网络的矿井图像重构方法

煤炭学报 2019年第11期44卷 3614-3624页

作者：张帆徐志超中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)智慧矿山与机器人研究院北京100083

针对煤矿井下噪声对可视化作业环境扰动影响,面向智能开采对井下作业目标的图像清晰化需求,研究基于机器视觉的矿井视频图像重构理论与方法,对提高矿井智能监控与安全开采技术具有重要意义。传统的视频监控系统采用经典的Nyquist采样定... 详细信息

针对煤矿井下噪声对可视化作业环境扰动影响,面向智能开采对井下作业目标的图像清晰化需求,研究基于机器视觉的矿井视频图像重构理论与方法,对提高矿井智能监控与安全开采技术具有重要意义。传统的视频监控系统采用经典的Nyquist采样定理来解决视频图像的信号采集、压缩和编解码问题,但矿井视频图像数据庞大,采用传统的编解码方法不仅浪费大量采样资源及增大系统开销,而且难以解决矿井视频图像重构时出现的信号保真度低、图像边缘模糊和视频传输时延等问题,其直接影响矿井智能监控系统性能与视频传输质量。针对矿井视频监控图像重构中存在的信号保真度不足及图像边缘模糊等问题,提出一种基于残差网络的图像压缩与重构方法。该方法通过建立一种新的残差神经网络结构,采用下采样矩阵将矿井图像进行压缩,再通过多次上采样将特征图变换为与原始图像相同大小的特征图,并使用残差网络块对其优化,最后利用优化后的重构网络将特征图聚合成重构图像。提出融合离散小波结构相似度损失与均方误差损失的损失函数方法,并据此训练网络参数。为评价本文所提出方法的有效性,实验选取了基于压缩感知的D-AMP,TVAL3算法和基于深度学习的ReconNet算法与之进行对比。结果表明,较小压缩比条件下对矿井图像重构,本文方法在结构相似度和峰值信噪比性能方面均优于其他算法;在噪声环境下,本文方法相较于其他方法,图像重构的峰值信噪比与结构相似度受噪声强度扰动较小,对噪声具有较强鲁棒性,较显著增强矿井重构图像的保真度和清晰度;在图像重构的时间复杂度方面,本文方法用时最短,有助于改善矿井视频监控系统的实时性。

关键词：矿井智能监控残差神经网络 DW-SSIM 压缩感知图像重构

基于双密度圆对称轮廓波二元分布模型的压缩传感图像重构

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计算机学报 2012年第8期35卷 1774-1781页

作者：练秋生陈书贞孔令富燕山大学信息科学与工程学院河北秦皇岛066004

压缩感知理论利用图像表示的稀疏先验知识,可以从远小于奈奎斯特抽样率的抽样点中重构图像.图像的稀疏表示和稀疏性度量是影响图像重构性能的两个重要因素.为获得更好的图像稀疏表示,文中根据简单细胞感受野特性,将圆对称轮廓波的一个... 详细信息

压缩感知理论利用图像表示的稀疏先验知识,可以从远小于奈奎斯特抽样率的抽样点中重构图像.图像的稀疏表示和稀疏性度量是影响图像重构性能的两个重要因素.为获得更好的图像稀疏表示,文中根据简单细胞感受野特性,将圆对称轮廓波的一个倍频程尺度分裂为径向带宽比为1.414的两个尺度,构造出双密度圆对称轮廓波变换(DDCSCT).根据DDCSCT的联合分布特性,利用二元分布模型获得了压缩传感图像重构的二阶稀疏性度量.实验结果表明,利用DDCSCT和二阶稀疏准则进行图像重构比现有的图像重构算法在峰值信噪比和主观视觉效果两方面均有显著提高.

关键词：压缩传感稀疏表示轮廓波变换二元分布模型图像重构

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基于MCMC方法的电容成像图像重构算法

仪器仪表学报 2012年第3期33卷 481-490页

作者：叶佳敏彭黎辉清华大学自动化系北京100084

研究基于概率统计的电容成像图像重构算法,以马尔科夫随机场的方式给出介电常数分布的先验概率,利用电容成像(electrical capacitance tomography,ECT)线性模型得到似然函数,通过马尔科夫链蒙特卡罗(Markov chain Monte Carlo,MCMC)方... 详细信息

研究基于概率统计的电容成像图像重构算法,以马尔科夫随机场的方式给出介电常数分布的先验概率,利用电容成像(electrical capacitance tomography,ECT)线性模型得到似然函数,通过马尔科夫链蒙特卡罗(Markov chain Monte Carlo,MCMC)方法对介电常数分布的后验概率密度进行采样,马尔科夫链的转移核利用Metropolis-Hastings方法得到,结合嵌套迭代提高计算效率。仿真结果表明,嵌套迭代-MCMC方法在正则化参数设置合适的条件下,可以得到较好的图像质量,基于MCMC方法图像重构算法为解决ECT图像重构问题提供一种新思路。

关键词：电容成像图像重构马尔科夫链蒙特卡洛

基于稀疏度自适应的矿井智能监控图像重构方法

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煤炭学报 2017年第5期42卷 1346-1354页

作者：张帆闫秀秀李亚杰中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院北京100083

矿井智能监控是实现少人或无人工作面自动化开采和可视化作业的重要保障。针对矿井监控图像易受噪声干扰和雾尘环境等影响,采用传统的基于奈奎斯特(Nyquist)采样和压缩方法存在分辨率低、图像模糊和运算时间过长等问题,根据压缩感知和... 详细信息

矿井智能监控是实现少人或无人工作面自动化开采和可视化作业的重要保障。针对矿井监控图像易受噪声干扰和雾尘环境等影响,采用传统的基于奈奎斯特(Nyquist)采样和压缩方法存在分辨率低、图像模糊和运算时间过长等问题,根据压缩感知和稀疏重建理论,提出了一种利用分块压缩感知模型和自适应匹配追踪均衡策略获取矿井图像的方法。该方法通过建立矿井图像分块压缩感知模型,信源编码过程先利用稀疏随机矩阵对块图像进行压缩、采样、获得观测值,然后使用DFT作为稀疏基进行信号稀疏表示,最后利用一种改进的自适应匹配追踪算法进行图像重构实现解码。研究结果表明,提出的方法在与其他算法的比较中体现了较好的优越性,能有效提高矿井图像在压缩感知重构阶段的解码质量及其压缩处理速度,具有较强的抗噪声性能和鲁棒性,有助于改善矿井监控图像的清晰度和实时处理性能。

关键词：矿井智能监控图像重构压缩感知稀疏表示

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基于非局部先验的深度压缩感知图像重构网络

电子与信息学报 2023年第2期45卷 654-663页

作者：仲元红周宇杰张静张晨旭重庆大学微电子与通信工程学院重庆400044

传统的基于迭代的压缩感知(CS)图像重构算法易于集成图像先验信息,但存在性能不足、计算复杂度高等缺点。基于深度学习的图像重构算法重构性能通常优于传统的重构算法,并且具有更低的重构计算成本。因此,为了设计出一种更有效利用先验... 详细信息

传统的基于迭代的压缩感知(CS)图像重构算法易于集成图像先验信息,但存在性能不足、计算复杂度高等缺点。基于深度学习的图像重构算法重构性能通常优于传统的重构算法,并且具有更低的重构计算成本。因此,为了设计出一种更有效利用先验信息的深度学习图像重构算法,该文提出基于非局部先验的深度压缩感知图像重构网络。首先,将稀疏性和非局部先验相结合建立压缩感知图像重构模型,然后通过半二次方分裂法将模型分解为3个子问题,每一个子问题的求解都在深度学习的框架下展开,最后联合建立端到端的可训练的图像重构模型。仿真实验表明,在测试的采样率与数据集下该文所提算法的峰值信噪比与当前主流的重构算法SCSNet相比平均提升了0.18 dB,与CSNet算法相比平均提升了约1.59 dB,与ISTA-Net+算法相比平均提升了约2.09 dB。

关键词：图像重构压缩感知深度学习非局部先验半二次方分裂

基于观察矩阵的频域光学相干层析成像图像重构算法

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光学学报 2014年第2期34卷 93-99页

作者：卞海溢高万荣张仙玲陈朝良南京理工大学电子工程与光电技术学院江苏南京210094

频域光学相干层析成像技术是一种新型的医学成像技术,其传统的图像重构算法主要是基于傅里叶变换。但这种重构算法的主要缺陷在于其纵向分辨率随着深度位置的变化而明显下降。为了使频域光学相干层析成像系统的纵向分辨率在整个成像深... 详细信息

频域光学相干层析成像技术是一种新型的医学成像技术,其传统的图像重构算法主要是基于傅里叶变换。但这种重构算法的主要缺陷在于其纵向分辨率随着深度位置的变化而明显下降。为了使频域光学相干层析成像系统的纵向分辨率在整个成像深度内基本保持不变,提出了一种基于观察矩阵的图像重构法,并用该法重构了平面镜以及皮肤信号。结果表明,这种图像重构法能够使频域光学相干层析成像系统保持纵向分辨率不变。与文献报道相比,这种方法在保持系统简单性的同时,还保持了高的纵向分辨率,并在成像深度范围内使得纵向分辨率基本保持不变。

关键词：成像系统频域光学相干层析成像纵向分辨率矩阵图像重构