块匹配三维协同滤波算法(BM3D)在探地雷达图像去噪的应用

采用探地雷达设备进行地下缺陷探测的过程中会产生大量的探地雷达图像,在使用人工智能算法进行地下病害体识别的研究中,输入的探地雷达图像的品质决定了人工智能识别成果的准确性。本文采用块匹配三维协同滤波算法(BM3D)对探地雷达图像进行预处理,压制噪声、干扰,提高地下病害体图像的信噪比,突出病害体的图像特征,为人工智能算法识别病害体图像特征提供高质量训练图像。

一种基于BM3D算法改进的图像去噪方法

在图像处理领域中,三维块匹配算法(BM3D)算法结合了空间域与频率域的相关特性,是当前图像去噪效果最好的算法之一。由于该算法存在计算耗时长、相似块提取不够准确、分割块内分布不同的相似特征无法提取等问题,论文提出基于Radon变换进行图像信息降维,并通过求解降维函数的方差值、以及方差最大值坐标定位进行相似块信息的判断,再计算各相似块相对参考块的像素均值比例,并放缩再用于去噪。实验结果显示,优化算法去噪图像相较于原算法去噪图像运行时间减短,图像质量提升。

BM3D算法中块匹配模块的架构设计

BM3D(块匹配和3D去噪)算法是目前降噪性能最高的通用图像/视频降噪算法,这种算法利用的视频的空间相关性和时间相关性进行有效的降噪。BM3D算法的第一步是块匹配,但是块匹配的计算量相当大。文中提出了一种用于BM3D算法的块匹配模块的架构,该架构只需要系统频率为98MHz,带宽为177MB/s的硬件就可以实现720*576的PAL场格式BT656的视频的实时块匹配。

基于双目立体匹配的三维重建系统研究

在计算机视觉领域,基于双目立体匹配的三维重建系统是一个研究热点。首先进行双目相机标定,获取标定参数。而后采用立体校正方法,使成像平面对准共面行,借助SGBM(semi-globalblock matching)立体匹配算法可以计算出视差。得到视差图后,计算像素深度,获取像素点的三维坐标。恢复三维坐标后使用Open3D恢复并显示点云图。

基于3D打印技术的微小机械零件三维建模方法

为提高零件制作精度,减少制作成本,针对微小机械零件,基于3D打印技术设计了一种三维建模方法。基于最小准则方法提取特征区域,并对特征点规范化处理,分别获得3D打印技术中凹凸区域特征;建立骨架树,并计算骨架形状特征的相似度;通过匹配特征点,获得3D打印三角面片,对每个三角面片内部顶点按照坐标排序,在计算偏置点后建立微小机械零件模型。实验结果表明,该模型精度较高,获得的零件位置与实际位置相差不超过1 mm,并且零件实际的制作成本与标准成本相差较小。

基于3D Zernike矩的三维地形匹配算法及性能分析

提出了一种基于面特征的三维地形匹配算法。在算法中,与三维地形具有一一对应关系的3D Zernike矩用来描述参考高程图(DEM)和恢复地形高程图(REM),三维地形匹配转化为基于3D Zernike矩的特征向量匹配。匹配按先粗后精两步进行,在粗匹配中,匹配窗口滑动步长设定为5个象素,采用较低阶数的3D Zernike矩。在精匹配中,只对3个最优粗匹配位置的邻近区域进行精匹配,匹配窗口滑动步长为1个象素,采用较高阶数的3DZernike矩。两块地形的相似度以它们的3D Zernike矩间Camberra距离来度量,距离越小越相似,反之亦然。本算法属于特征面匹配,相对于基于特征点和特征线的地形匹配,理论和实验证明该算法具有更高的匹配概率、匹配精度和更强的抗噪声能力。

3D Zernike矩在三维地形匹配中应用

本文介绍了三维地形匹配工作原理,提出3DZernike矩在三维地形匹配中应用算法。该方法利用三维地形曲面与其3DZernike矩具有一一对应关系,计算实时恢复得到的三维地形与基准图中参考三维地形的3DZernike矩,比较这两个3DZernike矩之间欧式距离,并以欧式距离最小为最佳匹配原则实现三维地形的精确匹配。该方法充分利用3DZernike矩的性质,将三维地形匹配转换成3DZernike矩匹配。该算法对匹配地形无特殊要求,抗噪声能力强,能实现三维地形的精确匹配。

基于五轴无支撑3D打印的手肘模型位姿调整算法

骨科急救对支具制造时间具有高度敏感性,3D打印技术为个性化支具快速制造提供了有利条件。由于手肘支具弯曲管状具有大量相对于打印平台的悬空结构,支撑的打印极大影响成型效率。打印底板可旋转的五轴无支撑3D打印工艺为高效打印提供了有效解决方案。但经现场三维扫描的不规则手肘模型位姿需与打印机构适配,才能顺利打印。为解决手肘模型最优位姿适配问题,提出了基于三维手肘模型特征与打印装备结构约束下的位姿调整算法(即五轴无支撑3D打印的手肘模型位姿调整算法)。针对三维扫描模型的不规则性,通过对手肘模型中心线的提取、三坐标轴夹角计算和长短轴几何识别等多维度获得模型空间位姿特征;针对打印装备底板旋转角度限制及底面模型生长点坐标位置,进行手肘模型的底面平行、空间朝向和底板贴近等多角度位姿优化调整,以适合3D打印要求。通过仿真对比分析和打印实验,验证了所提手肘模型位姿调整算法的有效性,对无支撑快速3D打印的切片处理提供支持。

基于旋转块的BM3D图像去噪改进算法

针对经典BM3D去噪算法中存在的相似块匹配误差较大及对图像细节保护不足的问题,提出了一种基于旋转块的BM3D图像去噪改进算法。新算法首先对参考块进行不同角度的旋转获取旋转块,通过旋转块进行相似块匹配过程;然后使用低秩正则化来代替传统算法中的硬阈值滤波;最后,对结合旋转块匹配与低秩正则化的BM3D算法进行自适应调整,从而改善在均匀图像区域中的去噪效果。实验结果表明,新算法的相似块匹配程度更高,峰值信噪比相较于经典算法平均提升0.5 dB,有效保留图像边缘和纹理细节。

2D视频转3D视频中快速块匹配运动估计算法

根据视频序列相邻帧之间运动矢量的时空相关性和概率分布特性,提出了一种快速块匹配运动估计算法。该算法使用了搜索起点预测准则、中止阈值准则和自适应搜索策略等。实验结果表明,该算法与三步法、菱形法等相比,减少了对静止块的搜索,在保证图像质量的同时,减少了搜索的点数,提高了运动估计的速度。

基于Anscombe变换域BM3D滤波的低剂量CT重建

针对低剂量CT图像质量退化问题,提出了一种基于投影域数据恢复的低剂量CT优质重建方法。新方法首先通过非线性Anscombe变换将满足Poisson分布的投影域数据转化Gaussian型分布,然后利用针对Anscombe变换的Gaussian型数据进行自适应Block-Matchingand 3D filtering(BM3D)滤波,最后通过对Anscombe逆变换数据执行传统的滤波反投影(Filtered Back Projec-tion,FBP)CT重建。由于Anscombe变换数据的方差已知,且所用BM3D滤波无需人工设置滤波参数,使得方法可实现自适应低剂量CT图像重建。仿真和临床低剂量CT数据的实验表明,方法具有良好的重建鲁棒性,其重建图像的噪声和伪影可同时得到有效抑制。

室内三维环境重建技术中的立体匹配算法研究与仿真

为了提升室内三维重建效果、提高艺术设计的真实感,文中对立体匹配算法进行了研究,并基于卷积、全连接运算与ReLU函数构建了用于匹配代价计算的深度计算网络。该网络以双目视觉中的左图、右图为输入,将视差图的匹配代价作为输出,且引入了一种基于十字窗口的代价聚合方法,从而有效提取像素点感受野内的相关性信息,提升特征的提取效率。同时采用了Adam优化方法进行训练迭代,以调整网络训练过程中的学习率,避免产生过拟合。以开放数据集Flyingth-ings3D进行的仿真结果表明,所提算法的SPBM、SMAE和SMSE分别下降至9.23、5.51%及10.64%,其综合性能较为理想。

融合2D/3D摄像机的方法与获取高精度三维视觉信息的装置

三维飞行时间摄像机可实时同步获取场景三维信息和灰度图像信息.虽然它存在图像分辨率和质量较差等问题,但它可作为二维摄像机的互补.本文借鉴立体视觉技术,提出了一种2D/3D摄像机融合的三维视觉信息获取方案.论文首先基于固定空间关系和相近视野原则,设计2D/3D立体摄像机系统对空间场景同步成像.结合三维TOF摄像机成像特性,论文借鉴立体视觉技术完成二维摄像机的高质量二维彩色图像与插补后的三维摄像机深度图像的匹配关联.因此,本方法可实现场景的高精度彩色图像和对应三维空间信息的实时同步获取,同时保留了二维摄像机的高质量彩色二维成像和三维摄像机的快速稠密三维信息获取的优势.2D/3D摄像机图像融合匹配算法复杂度低,匹配精度和准确度取决于二维摄像机和三维摄像机自身性能、摄像机标定参数精度和深度图像插补算法,不会引入新的运算误差.试验结果验证了本文算法的有效性和精确度.

一种改进的3维块匹配视频去噪算法

针对Video Block-Matching and 3-D Filtering(VBM3D)算法耗时高且去噪视频存在块效应的问题进行了改进。在对变换域系数进行收缩时,采用连续阶导数阈值法,代替原算法中的硬阈值法,减少块效应;在帧内匹配时,采用基于积分图思想的图像块距离计算加速方法;在帧间匹配时,使用帧间预测性匹配方法,减少计算量,提高算法效率。理论分析和实验结果表明,改进后的算法不仅能有效改善原VBM3D算法中的块效应,且算法复杂度大大降低。

BM3D视频去噪算法实现与评估

一些传统的图像视频去噪算法,会在滤除噪声的同时引入人工噪声,存在很大的局限性。而基于块匹配和三维变换域滤波(BM3D)的图像视频去噪算法则采用了不同的去噪策略。对BM3D算法进行了深入的研究并实现了算法,对算法进行了深层次的评估。通过评估结果,证明了BM3D算法在视频去噪方面取得了非常好的效果。

基于BM3D图像去噪算法的参数研究

BM3D算法是目前最好的图像去噪算法之一,最近提出的很多更有效的去噪算法都是以BM3D算法作为对比基准。BM3D算法先通过块匹配生成三维矩阵,然后在三维变换域去噪,最后逆变换还原图片。通过对BM3D算法的深入研究,发现BM3D算法的性能与它的参数密切相关。针对BM3D算法的参数进行了实验统计,并对BM3D算法的参数设置进行了总结。实验不仅验证了BM3D算法在图像去噪方面取得了较好效果,而且为BM3D算法的参数设定提供了借鉴。

基于DIMINE块段模型创建Flac3D模型的方法研究

Flac3D软件在矿业工程领域边坡稳定性分析、采场结构稳定性分析等方面用途广泛,但存在复杂模型创建困难、处理工作量大的问题。为此提出一种基于DIMINE块段模型创建Flac3D模型的方法:1)采用DIMINE三维矿业软件创建复杂真三维模型;2)建立块段模型;3)对模型进行属性赋值;4)导出为Excel文件;5)编写Flac3D建模代码程序。通过云南某矿山案例,建立地形模型、矿体模型,并进行地应力赋值,表明该模型可以用来进行Flac3D软件数值计算,验证了采用DIMINE块段模型创建Flac3D模型的方法具有可行性。

基于改进BM3D算法的椒盐噪声去噪

在处理由椒盐噪声污染的高对比度图像时,使用传统的三维块匹配算法(Block-Matching and 3D filtering,BM3D)去噪不能有效保留图像的边缘和纹理细节,在图像的边缘会出现边缘振铃效应。为了改善传统BM3D算法在处理椒盐噪声时的不足,提出了用边缘方向代替水平方向搜索相似块的BM3D改进去噪算法。实验结果表明,改进BM3D算法获得的相似块数量是传统BM3D算法的3倍,峰值信噪比(PSNR)也得到进一步提高,在去除椒盐噪声的同时也使图像边缘得到有效保留。

BM3D去噪算法在仪表图像识别中的应用

电力系统中巡检机器人在采集仪表图像时往往受噪声影响而将有用信息掩盖。为解决这一问题,将BM3D(三维块匹配)算法应用于仪表图像的处理中,能够得到较好的去噪效果。BM3D算法是基于变换阈方法和非局部思想发展而来的。首先通过块匹配生成三维矩阵,然后在三维变化域去噪,最后逆变换还原图像。通过实验对BM3D去噪方法与其他传统方法的性能进行了对比分析。实验结果表明, BM3D图像去噪算法可以较好地保留边缘细节效果,解决了恢复图像细节与抑制噪声产生之间的矛盾,且效率较高。

基于BM3D预处理的纹理光照不变特征提取算法

为消除光照变化对图像结构信息的影响,提出基于三维块匹配(BM3D)预处理的纹理光照不变特征提取算法。基于BM3D算法的良好降噪特性,该方法首先对图像各颜色通道采用BM3D降噪,利用小波变换得到各颜色通道对数域的低频和高频分量,然后对低、高频分量分别运用小波和Bayes-Shrink算法降噪,并构造光照不变量,最后采用主成分分析(PCA)降低特征维度,取得特征向量,并利用K-最近特征线分类器进行图像分类。在Outex_TC_00014纹理数据库的实验结果表明,该算法具有较好的分类效果。