基于多时相光学遥感影像亚像素相关的边坡监测——以溪洛渡电站为例

水电站高边坡监测是水电站灾害防治中的关键问题,基于卫星遥感技术进行库区滑坡监测是解决该问题的重要手段之一。利用卫星影像亚像素相关性算法获取地表形变位移场,能够克服SAR影像失相关因素,在水电站边坡监测中具有重大的应用潜力。本文以溪洛渡电站2015-2019年5期Google Earth影像和2019-2022年4期Sentinel-2影像为数据源,采用相位相关算法计算了边坡形变量,通过构建一次多项式曲面拟合模型去除轨道误差等趋势性误差,获取了2016、2017和2019年溪洛渡电站下游边坡形变值。分析显示,两种影像提取得到的边坡形变量具有相同的变化趋势,均与谷幅实测数据吻合较好。本文结果验证了基于多时相遥感数据将亚像素相关性匹配技术运用于大型水电站边坡形变监测的可行性。

改进的引力模型耦合明文像素相关交叉机制的图像加密算法

目的解决当前图像加密技术严重依赖混沌系统,使其通用性较差,难以直接加密非方形图像,且因混沌系统的周期性,算法的安全性不足的问题。方法提出了改进的引力模型耦合明文像素相关交叉算子的图像加密算法。首先,利用多个一维混沌映射,定义联合混沌变换模型,输出密钥流;随后,基于明文像素位置,设计像素相关交叉机制,联合密钥流,对明文进行高效置乱;构造质量动态变化函数,用其替代传统引力模型中的恒定粒子质量,增强算法的敏感性,并用改进的引力模型对置乱图像完成扩散,彻底改变像素值;最后,构建密文增强模型,对输出密文进行二次扩散,扩大密文的NPCR(Number of pixel change rate)与UACI(Unified average changed intensity)值。结果实验结果表明:与当前图像加密机制相比,所提加密算法不但可以扩散方形图像,而且能够对非方形目标直接加密,具有更高的通用性与安全性,以及更强的抗差分攻击能力。结论所提出的算法能够加密非方形尺寸的图像,具有较强的通用性与安全性。

SAR图像相干斑抑制中的像素相关性测量

像素相关性(Pixel Relativity,PR)测量是权重平均相干斑抑制算法中的关键技术,该文从3个方面对SAR图像中的PR模型进行了研究。首先,该文论述了比值PR模型的合理性,提出了两种新的比值PR模型(对数高斯模型与像素相似概率模型),并将SAR图像概率密度函数与比值概率密度函数转化为比值PR模型;然后,为了对4种PR模型应用于相干斑抑制的性能进行比较,设计了基于PR的权重最大似然滤波器;最后,针对相关性最大值位置不为1的PR模型存在的辐射保持能力差的问题,提出了模型最大值位置校正的方法。理论分析与实验表明了提出模型及最大值位置校正方法的有效性。

一种基于像素相关性的自适应反走样算法

文中从采样理论出发,对光线跟踪中走样现象的原因及其反走样原理和方法进行了分析,并根据像素相关性,提出了一种自适应反走样算法。此算法具有简单、快速的优点,能有效地消除图形边缘的走样。

基于像素相关性的灰度图像上色算法

考虑到一幅图像的空间邻域像素在亮度及色彩上存在着极大的相关性,设计了一种新的搜索方法对灰度图像进行彩色化.首先在灰度图像中按照空间位置恒定步长递增的方式选取部分像素,并采取全局最优搜索参考样本对其上色,剩余像素的上色是通过局部最优搜索其邻域像素的方式实现的.本算法在得到较好图像上色品质的前提下,极大地加速了灰度图像的彩色化过程,保证了上色后图像颜色在空间上的连续性.为了避免通道耦合,灰度图像和参考彩色图像间的颜色传递在各通道相关性极小的lαβ颜色空间进行.

融合MEMS-IMU信息的亚像素相关跟踪方法

结合图像制导武器的工程应用,提出了一种融合微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)-惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)信息的亚像素相关跟踪方法。该方法采用基于速率测定的误差补偿方法对MEMS--IMU的测量误差进行补偿,以实现MEMS--IMU信息与图像数据的异质数据融合,同时采用基于模板插值的亚像素相关跟踪算法来提高跟踪精度。结果表明,该方法不仅可以较好地解决目前单靠图像信息提升图像跟踪精度时所面临的算法实时性与复杂度之间的冲突问题,而且还可以有效提升动基座下的图像跟踪精度。

显微热成像系统像素相关度插值微扫描图像重建技术

显微热成像技术根据温度变化对细微目标进行热成像,是国内外光电成像领域重要的研究方向。由于加工技术精度有限,前期研制的光学微扫描显微热成像系统存在扫描位置误差,该误差使基于微扫描图像直接融合形成的图像质量下降。提出一种结合图像预处理思想、微扫描原理和通过计算像素相关度进行微扫描图像插值重建的算法。仿真及实验表明:方法能改善图像重构质量,提高系统的空间分辨力,还可应用于其他带有微扫描的光电成像系统以提高其系统性能。

基于特征像素相关性的虚假图像盲检测算法

复制粘贴型(Copy-Move)篡改方式是把数字图像中一部分区域进行复制并粘贴到同一幅图像的另一个区域,以达到去除图像中某一重要内容的目的,是一种简单而有效的图像篡改技术。本文针对这种篡改方式,提出了一种利用图像特征像素间的相关性检测篡改图像的盲检测方法,为去除图像中少量噪声,降低算法的复杂度,本文对图像进行双树复小波变换(DTCWT),之后对图像块进行最大类间方差阈值计算和二值化处理,最后计算各个图像块的相关性。实验结果表明,本文提出的篡改认证方法能有效地对抗噪声对认证的影响,对一般的噪声(高斯噪声、低频滤波)具有很好的鲁棒性。

基于改进像素相关性模型的图像分割算法

图像分割是计算机视觉中的研究热点和难点。基于局部信息的模糊聚类算法(FLICM)在一定程度上提升了模糊聚类算法的鲁棒性,但噪声强度较大时无法获得较好的图像分割效果。针对传统的模糊聚类算法分割精度不佳等问题,提出了改进像素相关性模型的图像分割算法。首先通过分析像素的局部统计特征,设计了一种新型的像素相关性模型,在此基础上,有效利用非局部信息挖掘图像中的细节,提升图像分割效果。实验采用多种评价指标进行分割结果的评估,并与多种模糊聚类系列算法进行对比。在合成图像、自然图像、医学图像和遥感图像上的实验表明,基于改进像素相关性的模糊聚类算法可以有效平衡对噪声的抵抗程度和对图像细节信息的保留程度,分割效果和鲁棒性优于相关算法。

基于NSST域像素相关分析的医学图像融合

针对像素级多模态医学图像融合信息丢失的问题,提出了一种基于非下采样剪切波变换(NSST)的像素相关性分析(PCAS)的图像融合方法。首先,对源图像进行NSST分解,获得高低频子带。然后,利用提出的中心像素方差计算邻域像素与中心像素的强度相关因子,构建邻域像素相关系数矩阵,并提出将相关性拉普拉斯能量和作为高频方向子带的融合规则。再次,计算低频子带中心像素能量以及邻域像素能量梯度信息,得到低频融合决策图。最后,通过逆变换得到融合结果图像。磁共振图像(MRI)和计算机断层扫描(CT)、单光子发射计算机断层成像(PET)、正电子发射断层成像(SPECT)的脑部图像融合实验结果表明,本文融合方法可以很好地保留源图像的显著信息和纹理细节。

基于像素间相关性的医学MRI图像无损压缩方法

目的针对医学图像所具有的特殊性,提出一种基于像素间相关性的医学磁共振成像图像无损压缩方法。方法首先根据原始医学MRI图像数据中像素间的相关性生成4个相应的数组,去除原始图像冗余,然后对每个生成的数组进行相应的算术编码,实现压缩后进行保存或传输。结果采用真实医学MRI图像对此方法进行验证表明,该方法简单易行,不需要被压缩图像的先验信息,可以得到较好的压缩比。结论与现有国内外相关的医学MRI图像无损压缩算法相比,该方法充分利用了像素间的相关性,压缩比有较大的提高。

一种利用像素局部相关性的图像质量评价方法

现有的图像质量评价模型大多基于图像特征的统计特性,这些特征的统计特性能够有效地反映图像像素差异性导致的质量降低,但是无法体现出像素相关性减弱导致的质量变化,而像素间相关性的变化极大地影响着图像质量.因此,设计了一种像素相关性的图像质量评价模型.首先利用互信息最大化将图像分解成块内差异最小、块间差异最大的图像块,挖掘图像块和图像亮度分布之间的相关性;然后从相关熵、互信息和条件熵的角度描述这种相关性,进而把图像抽象成具体信息量、显著度信息量和缠绕信息量;最后将这些信息量在失真图像的变化映射成图像的质量分数.经实验验证,该算法所得到的客观质量评价结果与人类的主观质量评价具有较高的一致性.

基于像素空间相关度的微光双谱图像实时配准

针对目前不同光谱波段图像配准算法复杂、精度低和实时性差的问题,该文提出了基于像素空间相关度的双通道图像融合效果评价方法,将该指标用作实时图像配准的控制参数,在基于DM642的视频图像实时处理仿真平台上,对微光双谱图像进行了实时配准。实验结果表明:与常用的基于控制点、边缘等图像配准算法相比,该文提出的实时配准方法准确、有效,且不受图像灰度变化、噪声及不同微光成像波段成像器的光谱响应特征的影响。

利用相邻相关像素进行噪音抑制的模糊小目标检测算法

提出了一种利用相邻相关像素对红外数字图像中的可疑小目标进行检测的算法.该算法首先利用自适应全局阈值检测图像中的亮像素,并借助相邻相关像素信息滤除结果中的亮噪音点;然后依据亮像素的相关性,对剩余的亮像素进行加强,并再次抑制噪音,获得可观的信噪比增益.相对于传统的Top-Hat变换,该算法能够在有效提高待检测目标信号强度的同时很好地抑制噪音,有效地保留了目标图像的边缘细节.

基于相似像素选择的非局域SAR图像相干斑抑制

该文提出了一种比值距离像素相关性模型与相似像素选择的非局域SAR图像相干斑抑制算法。首先由两像素的联合概率密度函数得出了比值距离像素相关性模型,并按错误概率最小准则训练生成了不同情况下的像素相似性阈值表,然后进行非局域窗中像素的相似性计算,并用查表所得的像素相似性阈值进行非局域窗中相似像素的选择,最后用选中的像素进行当前像素真实后向散射系数的估计。对仿真与实测SAR图像的相干斑抑制实验显示,与其它现有非局域抑斑算法相比,该文方法不仅能最大程度地去除同质区域的噪声,而且可以对边缘纹理等细节区域进行很好地重构,滤波结果显示了很好的视觉效果,并且具有较低的计算复杂度。

基于矩阵偏序关系的形态学算子

已有形态偏序由于忽略了图像像素的局部相关性导致运算结果产生噪声叠加、拓扑失真等问题,本文在矩阵Frobenius范数的基础上定义了一种新的偏序关系,从理论上证明了该序满足的自反性、传递性和反对称性.在此基础上,本文提出了基于新序的形态学膨胀、腐蚀算子和相关的梯度运算算子.为验证新序和算子的有效性,与已有的算法进行对比实验,结果表明,新序和相应的算子在保证颜色分量相关性的同时,利用矩阵运算保证了像素的局部相关性,在抑制噪声和边缘保持方面均优于现有的算法.同时,通过结果对比和理论分析发现,新的形态算子对结构元素尺寸的包容性强,克服了形态算子在应用时难以选择合适结构元素大小的问题.这种新序是多通道图像处理的基础,可以扩宽形态学理论的应用范围.

消除椒盐噪声的改进滤波算法

数字图像在采集、传输等过程中会产生椒盐噪声。传统滤波算法在高噪声率情况下,很难对图像进行有效处理。该文在极值中值滤波的基础上,提出一种具有精确噪声点检测步骤的滤波算法,通过设定阈值并考虑相邻像素的相关性来区分噪声点和信号点,提高滤波精度。实验表明该算法在滤除噪声并保护图像细节方面比其他算法有较大提高,在严重噪声污染情况下,对图像的恢复也有较好效果。

三峡树坪滑坡动力学的有限元模拟

三峡工程是迄今为止最大的水利工程,对库区滑坡灾害的监测和机制研究一直是重要的研究课题。本文利用Terra SAR-X的强度图进行相关计算,求解出2009年5月20日至8月5日期间三峡树坪滑坡的形变场。该形变场特征和树坪滑坡体的地形特征吻合甚好,位移大小、方向和三峡大学对滑坡体的野外观测结果基本吻合。以此高精度位移场为外部约束,结合野外观测资料对滑坡体介质力学性质进行分类并选取边界条件,利用有限元方法对滑坡活动进行动力学计算模拟。计算过程中对滑坡体的滑动面形状、因降雨引起材料参数变化和三峡水库水位等因素分别反演和调整,得出符合其变形和发展过程的滑坡动力学特征。发现软弱带的物性参数决定滑坡体总体滑动量,滑坡体的物性参数决定位移分布的峰值位置。在确定了滑坡动力学特征之后,进一步讨论降雨和库区水位下降对滑坡产生的贡献权重,得出降雨是树坪滑坡的决定因素。

水下激光图像的直方图增强技术研究

为了解决在距离选通型水下激光成像系统图像增强中直方图均衡所带来的灰度级过多简并、背景提升的问题,研究了改进的基于直方图的图像增强技术。首先研究最优化问题,提出了双种群的量子粒子群算法,并以此求解图像加权对比度熵最大化意义下最优平台直方图均衡化。接着提出了改进的直方图投影算法,以二维直方图提取灰度级的相关性信息,并设计两个权值,得到加权后的直方图。实验结果表明,双种群量子粒子群算法具有较好的全局收敛性,而改进的直方图投影算法在抑制灰度级简并和增加增强效果方面进行了更好的折中。

红外成像系统微扫描成像重建算法研究

微扫描成像技术作为一种有效减少图像频谱混叠、提高系统空间分辨率的有效方法,被广泛应用到红外焦平面成像系统中。在介绍红外成像系统微扫描成像技术的基础上,以22模式可控微扫描为例,分析了其成像过程和直接重建算法,提出了一种基于像素相关度的加权插值重建算法,并利用微扫描低分辨图像对插值图像进行了修正。实验仿真中新算法得到的图像RPSNR较直接重建算法提高了1.82dB,eMSE降低了34%,表明该算法可以有效提高微扫描成像效果。