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大气非均匀路径中图像退化光学模型

光学学报 2012年第5期32卷 6-11页

作者：武鹏飞徐青山方帅饶瑞中中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气成分与光学重点实验室安徽合肥23003i 中国科学院研究生院北京100049 合肥工业大学计算机与信息学院安徽合肥230039

均匀路径中图像退化光学模型广泛应用于大气中退化图像的复原,而对于斜程观测情况,视线路径中的光照和光学性质是非均匀的,即使在水平路径中也会面临不均匀的状况。从平面平行大气辐射传输理论出发,建立了非均匀路径中图像退化光学模型... 详细信息

均匀路径中图像退化光学模型广泛应用于大气中退化图像的复原,而对于斜程观测情况,视线路径中的光照和光学性质是非均匀的,即使在水平路径中也会面临不均匀的状况。从平面平行大气辐射传输理论出发,建立了非均匀路径中图像退化光学模型,并在典型大气、观测条件下对模型进行了仿真分析。结果表明,对于近水平观测,非均匀路径退化模型简化为均匀路径中的退化模型;当观测距离较小时,两个模型在表达形式上是一致的,并且相对于长波段,短波段更满足此结论;不同观测方向和太阳的方位角差对退化模型的影响只在于观测处背景光的不同;此外,退化模型依赖于近地面水平能见度。

关键词：大气光学图像退化模型非均匀路径辐射传输

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退化过程模拟模型及其在图像增强中的应用

西安电子科技大学学报 2011年第6期38卷 185-192页

作者：李权合毕笃彦何林远空军工程大学工程学院陕西西安710038

模拟了图像的退化过程,在融入邻域间干扰、光照不均和媒介传递率下降的前提下,提出了退化过程模拟模型.依据人眼视觉机制的对比灵敏度、亮度适应能力和侧抑制现象,提出了该模型的视觉适应性解:(1)去卷积,消除邻近像素间的相互影响,提升... 详细信息

模拟了图像的退化过程,在融入邻域间干扰、光照不均和媒介传递率下降的前提下,提出了退化过程模拟模型.依据人眼视觉机制的对比灵敏度、亮度适应能力和侧抑制现象,提出了该模型的视觉适应性解:(1)去卷积,消除邻近像素间的相互影响,提升图像细节;(2)亮度调整,抑制高亮区域的亮度,提升偏暗区域的亮度,均衡外部光照;(3)消除剩余光照图像,恢复图像的颜色和细节,得到视觉适应性良好的图像.实验表明,针对退化过程模拟模型得到的视觉适应性解,与现有图像增强算法相比,在增强图像细节、提升全局对比度、增强结果的视觉愉悦性方面均取得了较大进步.

关键词：图像增强人眼视觉系统图像退化模型侧抑制

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用于简单透镜成像系统的深度迭代滤波网络

激光与光电子学进展 2024年第10期61卷 342-350页

作者：黄毅熊涛武汉光电国家研究中心华中光电技术研究所湖北武汉430223

提出一种基于迭代自适应滤波原理的端到端深度神经网络。该网络旨在解决由简单透镜的光学结构引起的显著图像边缘模糊问题。利用具有大视场的单个胶合透镜,提出一种像素级去模糊滤波器,该滤波器可有效地适应模糊的空间变化,从而恢复输... 详细信息

提出一种基于迭代自适应滤波原理的端到端深度神经网络。该网络旨在解决由简单透镜的光学结构引起的显著图像边缘模糊问题。利用具有大视场的单个胶合透镜,提出一种像素级去模糊滤波器,该滤波器可有效地适应模糊的空间变化,从而恢复输入图像的模糊特征。通过模拟和在原型摄像机系统上进行的实验验证了所提方法的有效性。

关键词：计算成像技术图像退化模型图像重建大视场深度学习

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用于视觉传达效果优化的退化图像复原仿真

计算机仿真 2024年第1期41卷 222-226页

作者：上官小雨汤雅莉西北大学现代学院陕西西安710111 西安建筑科技大学陕西西安710055

大气湍流与外界噪声的干扰,会造成图像出现退化现象,影响图像质量。为此提出考虑视觉传达效果的多帧退化图像复原算法。图像复原前构建出图像退化模型,明确图像退化规律,利用小波变换对多帧退化图像实施去噪处理。计算因大气湍流导致的... 详细信息

大气湍流与外界噪声的干扰,会造成图像出现退化现象,影响图像质量。为此提出考虑视觉传达效果的多帧退化图像复原算法。图像复原前构建出图像退化模型,明确图像退化规律,利用小波变换对多帧退化图像实施去噪处理。计算因大气湍流导致的相位扰动的波前图像,根据相位偏差,生成Zernike波前图像重建模型,多次迭代后完成PDF的波前重建,利用代价函数生成多帧退化图像复原的迭代公式,依据判定条件实现多帧退化图像复原。实验结果表明,所提算法的图像复原效果较好,复原效率高,具有优异的图像去噪效果。

关键词：视觉传达效果多帧退化图像图像复原图像去噪图像退化模型

真实复杂场景下基于残差收缩网络的单幅图像超分辨率方法

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计算机应用 2023年第12期43卷 3903-3910页

作者：李颖黄超孙成栋徐勇哈尔滨工业大学(深圳)计算机科学与技术学院广东深圳518055 深圳市视觉目标检测与判识重点实验室(哈尔滨工业大学(深圳)) 广东深圳518055

真实世界中极少存在成对的高低分辨率图像对,传统的基于图像对训练模型的单幅图像超分辨率(SR)方法采用合成数据集的方式得到训练集时仅考虑了双线性下采样退化,且传统图像超分辨率方法在面向真实的未知退化图像时重建效果较差。针对上... 详细信息

真实世界中极少存在成对的高低分辨率图像对,传统的基于图像对训练模型的单幅图像超分辨率(SR)方法采用合成数据集的方式得到训练集时仅考虑了双线性下采样退化,且传统图像超分辨率方法在面向真实的未知退化图像时重建效果较差。针对上述问题,提出一种面向真实复杂场景的图像超分辨率方法。首先,采用不同焦距对景物进行拍摄并配准得到相机采集的真实高低分辨率图像对,构建一个场景多样的数据集CSR(Camera Super-Resolution dataset);其次,为了尽可能地模拟真实世界中的图像退化过程,根据退化因素参数随机化和非线性组合退化改进图像退化模型,并且结合高低分辨率图像对数据集和图像退化模型以合成训练集;最后,由于数据集中考虑了退化因素,引入残差收缩网络和U-Net改进基准模型,尽可能地减少退化因素在特征空间中的冗余信息。实验结果表明,所提方法在复杂退化条件下相较于次优BSRGAN(Blind Super-Resolution Generative Adversarial Network)方法,在RealSR和CSR测试集中PSNR指标分别提高了0.7 dB和0.14 dB,而SSIM分别提高了0.001和0.031。所提方法在复杂退化数据集上的客观指标和视觉效果均优于现有方法。

关键词：超分辨率复杂场景图像退化模型残差收缩网络

基于生成对抗网络的图像超分辨率重建研究与实现

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基于生成对抗网络的图像超分辨率重建研究与实现

作者：邱宇北京邮电大学

学位级别：硕士

随着计算机技术日新月异的快速发展,人们已经迈进了一个完全崭新的信息化时代。提高图像的分辨率是信息处理的重要内容之一,通过改善成像装置来提高图像的分辨率是有限的,需要一种有效的方法来克服硬件限制。本文针对这个问题,对现有图... 详细信息

随着计算机技术日新月异的快速发展,人们已经迈进了一个完全崭新的信息化时代。提高图像的分辨率是信息处理的重要内容之一,通过改善成像装置来提高图像的分辨率是有限的,需要一种有效的方法来克服硬件限制。本文针对这个问题,对现有图像超分辨率重建算法进行了研究,结合实际的应用场景提出了一种基于生成对抗网络的图像超分辨率重建算法,并且设计实现了一款图像超分辨率重建的安卓应用。针对部分还原图像由于前景和背景的特征融合导致超分辨率效果不佳的问题,本文根据不同层次特征具有不同特性的特点,对于高层特征,采用金字塔特征提取机制来获得多尺度多感受野的高层特征,然后使用通道注意力机制来选择合适的尺度和感受野来更好地生成显著区域,恢复更多的细节和纹理;同时关注目标和背景之间的边界,使用空间注意力机制来更好地关注低层特征,并获得清晰的显著性边界。为了解决大多数退化方法对于复杂的退化场景难以得到令人满意效果的问题,本文采用二阶退化模型来模拟复杂的退化过程,并合成更真实的退化图像,在简单性和有效性之间取得良好的平衡。进一步在使用注意力机制和二阶退化模型的基础上,提出了基于生成对抗网络的图像超分辨率重建算法模型,在恢复更清晰重建图像的同时,关注图像的前景能更符合人眼的视觉习惯。最后,设计并实现了一款图像超分辨率重建的安卓应用。实验表明,本文提出的图像超分辨率重建算法与现有算法相比,具有更好的主观视觉感受,客观评价指标也证明本文所提出方法的有效性。

关键词：生成对抗网络图像超分辨率重建金字塔特征注意机制图像退化模型

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无人机航拍图像拼接技术研究

无人机航拍图像拼接技术研究

作者：张宇电子科技大学

学位级别：硕士

无人机航拍是执行森林消防、农林植保、应急抢险等任务的基础。由于无人机飞行高度低、成像探测范围有限,应用时需通过图像拼接来扩大成像探测范围。但是,在图像特征稀少场景或时间敏感场景下,常用的基于图像特征的配准方法难以有效工... 详细信息

无人机航拍是执行森林消防、农林植保、应急抢险等任务的基础。由于无人机飞行高度低、成像探测范围有限,应用时需通过图像拼接来扩大成像探测范围。但是,在图像特征稀少场景或时间敏感场景下,常用的基于图像特征的配准方法难以有效工作、基于灰度信息的配准方法不具有处理无人机多视角旋转仿射等变换的能力、基于位姿信息的配准方法受传感器精度限制配准精度较低。另外,在配准完成之后,需要保障全局(尤其是在重叠接缝处)色彩自然过渡,特别是在雾霾天气或因视角变化导致图像亮度差异较大的场景下,无论是采用等直方图规定化、wallis滤波等匀色处理方法进行全局色彩修正,还是采用直接平均融合、渐入渐出融合、最佳缝合线融合等融合方法,都难以实现色彩自然过渡。针对上述问题,本文提出了一种基于多灰度相似性测度表决的图像配准新方法和一种基于图像退化模型的拼接图像质量优化方法。具体研究工作概述如下:1)采用灰度相似性测度表决,实现图像特征稀少场景或时间敏感场景下的可靠快速配准。首先通过无人机位姿信息快速建立参考图像上部分像素点在待拼接图像上的初始映射,再利用差方和、互信息、直方图相关系数这三个灰度相似性测度进行表决修正映射点的位置,进而通过修正映射点求解单应变换矩阵参数,实现图像准确配准。实验结果表明:基于灰度相似性测度表决的配准方法能够在图像特征稀少场景下有效工作,耗时仅是基于SIFT特征提取的图像配准方法的15%左右,而且配准精度优于基于灰度信息和基于位姿信息的配准方法。2)基于图像退化模型修正透射率差异,保障亮度差异场景或雾霾天气下拼接图像接缝处的亮度自然过渡。首先采用暗通道先验算法进行大气光估计,结合图像退化模型,推导图像亮度与大气光、大气透射率的关系,再对存在色彩差异的图像进行亮度均衡或对雾霾图像进行去雾增强,从而生成全景图。实验结果表明:相对直方图规定化、wallis滤波、直接平均融合、渐入渐出融合、最佳缝合线融合等方法,通过透过率修正后的拼接图像在浓雾和色彩差异场景下的灰度均值差、标准偏差之差更小。3)将新的配准方法和拼接图像质量优化方法应用于不同飞行高度、不同视角的无人机集群图像拼接场景。实验结果表明:要发挥无人机集群快速探测优势,就需要减少不同机位的探测视场重叠区域,新的配准方法在重叠区域图像特征稀少的场景下更可靠,克服了无人机集群多机位成像的亮度差异。综上所述,本文提出的配准方法和拼接图像质量优化方法具有准确性、鲁棒性和快速性的综合优势,可在图像特征不明显、时间敏感场景、雾霾场景、集群探测场景下有效工作,为无人机或无人机集群在森林消防、农林检测、应急防护等领域中的应用提供新的航拍图像处理技术支撑。

关键词：无人机图像拼接灰度相似性测度多目标决策图像退化模型

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基于亚像素位移的超分辨率图像重建算法

自动化学报 2014年第12期40卷 2851-2861页

作者：张东晓鲁林李翠华金泰松厦门大学信息科学与技术学院厦门361005 集美大学理学院厦门361021

针对多帧图像超分辨率重建问题,利用一阶泰勒展式,在亚像素级上对图像退化过程进行建模,并建立极小化能量函数,选择Graph-cut算法进行能量极小化求解.为了验证本文算法的有效性,采用模拟图像退化过程和直接用相机拍摄两种方式获得低分... 详细信息

针对多帧图像超分辨率重建问题,利用一阶泰勒展式,在亚像素级上对图像退化过程进行建模,并建立极小化能量函数,选择Graph-cut算法进行能量极小化求解.为了验证本文算法的有效性,采用模拟图像退化过程和直接用相机拍摄两种方式获得低分辨率图像序列.从4×4倍重建结果的比较来看,本文算法不仅对模拟退化过程产生的低分辨率图像序列有效,而且在提高真实低分辨率图像的分辨能力方面也有很好的效果.此外,实验结果表明本文算法对噪声有较好的抗干扰能力.

关键词：超分辨率亚像素图割 α-expansion 图像退化模型

相向运动条件下图像的辐射状退化及其复原研究

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电子学报 2005年第9期33卷 1710-1713页

作者：黄飞金伟其曹峰梅刘伯丰北京理工大学信息科学技术学院光电工程系北京100081

当摄像机随载体作高速运动时,由于成像曝光时间、摄像机与目标间的纵向相对运动等因素使目标图像产生从中心到边缘的辐射状模糊,使系统有效视场减少,影响对目标的探测、识别和跟踪.本文根据运动成像关系和光电探测器的信号积分机理,研... 详细信息

当摄像机随载体作高速运动时,由于成像曝光时间、摄像机与目标间的纵向相对运动等因素使目标图像产生从中心到边缘的辐射状模糊,使系统有效视场减少,影响对目标的探测、识别和跟踪.本文根据运动成像关系和光电探测器的信号积分机理,研究了摄像平台高速运动条件下,图像辐射状模糊的图像退化模型,对几种特殊图像的退化进行了分析;并针对实际离散成像过程,建立了图像退化模型,分析了影响辐射状退化的因素;提出了一种辐射状模糊图像的递推复原处理算法;计算机方法模拟的辐射状退化图像与实际图像一致,复原算法可有效地减轻相向运动所造成的图像辐射状模糊.

关键词：成像系统辐射状模糊图像退化模型图像复原相向运动