基于非下采样双树复轮廓波变换和稀疏表示的红外和可见光图像融合

提出了一种基于非下采样双树复轮廓波变换(NSDTCT)和稀疏表示的红外和可见光图像融合方法,以改善传统的基于小波变换的图像融合方法的不足。该方法首先利用形态学变换处理源图像,利用NSDTCT变换进行图像分解得到低频子带系数和高频子带系数。根据高低频系数的不同特点,提出改进的稀疏表示(ISR)的融合规则用于低频子带;然后将改进的空间频率作为脉冲耦合神经网络的外部输入,提出基于自适应双通道脉冲耦合神经网络(2APCNN)的融合策略用于高频子带。最后通过NSDTCT逆变换获得融合后的图像。实验结果表明:本文方法在客观指标和视觉效果方面均优于传统图像融合的方法。与传统的NSCT-SR方法相比,实验的两组图像中4个客观指标:互信息(MI)、边缘信息保留量QAB/F,平均梯度(AG)和标准差(SD)分别提高了9.89%、6.39%、104.64%、55.09%和9.53%、17.77%、95.66%、52.89%。

基于非降采样轮廓波变换的图像修复算法

多尺度分析技术已经广泛应用于数字图像处理领域,较大破损区域的图像修复成为图像修复的一个热点和难点。针对该问题,结合多分辨率分析原理与传统的样本块图像修复技术,提出了一种基于非降采样轮廓波变换的图像修复算法。该算法利用非降采样轮廓波变换把图像分解成低频部分和高频部分,并对图像分解后不同频率的部分分别予以修复。其中,图像的低频成分采用改进的纹理合成的方法进行修复。因为图像经过非降采样轮廓波变换后,低频分量与高频分量之间对应位置的信息之间具有一致性的特点,所以在修复低频成分的同时实现其他高频分量对应位置信息的修复。最后通过非降采样轮廓波重构过程完成纹理图像的修复。一般图像修复方法的参数选取以图像的修复效果最佳为宜,给出一个反例进行分析论证。实验发现,所提算法所修复图像的结构相似性测度与经典Criminisi算法和小波修复算法相差不大,但是峰值信噪比(PSNR)测度依据不同图像的纹理结构的特点与破损区域的不同位置特点而不同。仿真实验表明,所提方法很好地推广了非降采样轮廓波变换在图像修复中的应用,并且在修复大区域破损图像时能够获得较好的修复效果。

基于非下采样双树复轮廓波变换的小波纹理特征识别肺良恶性结节CT图像

目的观察基于非下采样双树复轮廓波变换(NSDTCT)的小波纹理特征在识别肺良恶性结节CT图像中的应用价值。方法从肺结节患者的CT图像中分别提取基于NSDTCT和基于Contourlet变换的小波纹理参数,对高维纹理参数采用单因素分析、Lasso回归等方法进行降维。对降维后的纹理参数分别构建诊断良恶性肺结节的支持向量机分类诊断模型,绘制ROC曲线,比较2种方法的诊断效能。结果采用NSDTCT方法,基于经Lasso降维且自变量数目较少的纹理参数构建的诊断模型分类效果最好,判断良恶性肺结节的准确率为98.37%,AUC为1.00;采用Contourlet变换方法,基于全部提取纹理参数构建的模型分类效果最好,诊断准确率为56.05%,AUC为0.73;2个模型的ROC曲线的AUC差异有统计学意义(Z=6.430,P<0.001)。结论基于NSDTCT的纹理分析方法对判断良恶性肺结节的准确性较高。

基于复无下采样轮廓波和Gaussian小波支持向量回归的红外目标图像背景抑制

针对存在背景干扰和噪声情况下的红外目标图像背景抑制问题,提出了一种基于复无下采样轮廓波变换(NSCCT)和Gaussian小波支持向量回归(SVR)的背景抑制方法。该方法对红外目标图像进行NSCCT,然后根据其系数的相关特性去噪,从而抑制了大部分背景杂波;采用Gaussian小波SVR对去噪后的红外目标图像进行处理得到预测图像,并用去噪后图像减去预测图像得到残差图像,即背景抑制结果。针对红外目标图像进行了大量实验,并与近年来提出的3种背景预测方法,即基于最小二乘支持向量回归(LS-SVR)、基于SVR及基于最小二乘的红外目标图像背景抑制方法进行了比较,结果表明所提出的方法去噪效果好,背景抑制性能更优。

基于非下采样轮廓波变换的全色图像与多光谱图像融合方法研究

为了同时改善遥感图像的空间分辨率和光谱分辨率,提高遥感图像信息量,提出了一种基于非下采样轮廓波变换的全色图像与多光谱图像的融合方法。首先,对多光谱图像进行HIS变换,获取其亮度分量;分别对多光谱图像的亮度分量和全色图像进行非下采样轮廓波变换,获取其高低频系数;采用脉冲耦合神经网络算法和加权融合对高低频系数进行选取;最后,经过逆HIS变换和逆非下采样轮廓波变换获得最终融合后图像。实验结果表明,本文融合方法处理后遥感图像的光谱失真少,信息量和清晰度都优于其他传统遥感图像融合方法。

基于非下采样轮廓波变换和直觉模糊集的红外与可见光图像融合

针对传统图像融合方法造成的边缘模糊、细节损失、图像对比度与清晰度容易降低等问题,利用非下采样轮廓波变换,提出一种基于直觉模糊集和区域对比度的红外与可见光图像融合算法.首先,使用非下采样轮廓波变换将源图像分解,分别得到源图像的高频和低频成分.其次,利用直觉模糊集灵活准确描述模糊概念的特性,构建双高斯隶属函数对低频成分进行融合;利用区域对比度详细描述图像纹理信息的特点,采用多区域特征对比度结合距离分析的融合规则,对高频成分进行融合.最后使用非下采样轮廓波逆变换得到融合图像.实验结果表明,与其它融合算法相比,该算法提高了图像对比度,保留了源图像中的边缘和细节信息,且得到的融合结果具有更优的客观评价值.

基于复轮廓波变换的图像消噪

为了克服实轮廓波图像消噪后广泛存在的混叠现象,研究了基于双树复小波级联方向滤波器架构的复轮廓波变换图像消噪的若干性质,证明了对于高斯白噪声图像,该变换具有更好的分割能力和抑制能力,并在此基础上提出了一种基于该变换的图像消噪算法。该算法采用蒙特卡罗方法来确定门限收敛因子,并采用这些因子修正3σ准则,对变换域系数模值采用硬阈值处理。图像消噪实验结果表明:该消噪算法比基于实轮廓波变换的消噪算法,具有更高的峰值信噪比和更好的视觉效果。

基于映射的复轮廓波变换纹理图像检索系统

轮廓波变换纹理检索系统检索率比较低的根本原因在于轮廓波变换域系数的振荡性和移变敏感性。为了克服轮廓波变换的这些缺陷,提出了一种基于映射的复轮廓波变换。在该变换的基础上,采用变换域子带系数的能量和标准偏差序列作为特征向量,以Canberra距离为相似度度量标准,构造了一种纹理图像检索系统。实验结果表明,在特征向量长度、检索时间、所需存储空间基本相同的情况下,基于映射的复轮廓波变换检索系统比轮廓波变换检索系统具有更高的检索率。

基于非下采样轮廓波变换的中子/X射线图像融合算法研究

由于中子与X射线的成像特性存在很好的互补性,将这两种成像模式下的DR(Digital Radiography)图像进行融合,可以丰富图像细节的信息量。本研究提出了基于简化脉冲耦合神经网络(PCNN)的非下采样轮廓波变换(NSCT)域中子/X射线图像融合算法,所提出的方法通过NSCT算法对源图像进行多尺度、多方向分解,有效地保留了各层信息,使得融合图像展现出良好的清晰度和对比度。同时,为了更好地保留源图像的信息,本研究对图像的不同频带分别采用取平均、绝对值取大和结合PCNN系数的融合规则进行融合。通过选取结构较为复杂的石英表、机械表以及结构相对较为简单的U盘进行中子与X射线图像采集,并利用多种客观评价指标定量评价基于小波变换融合、拉普拉斯变换融合、NSCT融合、NSCT-PCNN融合、Zhu的方法以及本文提出的方法生成中子与X射线融合图像的质量。实验结果证明,本文所提出的融合算法能够显著提高图像融合效果,获得清晰的目标信息,提高了图像对比度,同时保留丰富的细节信息,在客观评价标准和视觉效果上均优于其他典型方法。

结合向导滤波与复轮廓波变换的多聚焦图像融合算法

多聚焦融合在图像识别和分析中具有非常重要的地位。为了有效地保留源图像的细节和克服变换域算法因空间不连续性产生的人造纹理及灰度不均衡,该文结合复轮廓波时频分离的优点和向导滤波的特点提出了一种基于向导滤波的复轮廓波域多聚焦图像融合算法。首先,对源图像进行复轮廓波分解,其次对分解的低频系数进行基于向导滤波的均值融合策略,然后对分解的高频系数进行基于向导滤波的改进拉普拉斯能量和模取大的融合策略,最后通过复轮廓波反变换得到融合后的图像。实验结果表明,该算法利用向导滤波显著地提升了变换域融合算法的空间连续性,不仅获得了良好的视觉融合效果,而且其客观评价指标也得到了提升。

基于非下采样轮廓波变换和压缩感知的PET/CT像素级融合算法

Piella多分辨率图像融合框架包括4种融合规则的构造方法,围绕该框架下的第1种融合规则提出了基于非下采样轮廓波变换(NSCT)和压缩感知的PET/CT像素级融合算法。首先,对已配准的PET和CT源图像进行NSCT变换;然后,为突出低频图像的病灶部位,采用对特征和区域敏感性更高的脉冲耦合神经网络融合规则;其次,选择高斯随机矩阵对高频子带进行压缩采样得到测量值,基于Piella融合框架以高频子带分块计算的直方图距离作为匹配测度,以高频子带的区域能量作为活性测度,用匹配测度和活性测度构造出自适应的决策模型计算融合因子d,根据融合因子对高频测量值进行融合,再利用正交匹配追踪算法重构出高频融合图像;再次,对融合后的低频图像和重构后的高频图像同时进行NSCT逆变换得到最终的融合图像;最后,进行了融合算法比较、活性测度比较和匹配测度比较的实验。实验结果表明该算法可以更好地呈现病灶信息,从主观效果和客观评价指标均验证了其有效性。

一种快速的基于稀疏表示和非下采样轮廓波变换的图像融合算法

为了提高图像融合的效率和质量,该文提出一种基于快速非下采样轮廓波变换(NSCT)和4方向稀疏表示的图像融合算法。该方法首先对源图像进行快速NSCT分解,生成一系列低通和高通子带。对于低频子带,利用自适应生成的DCT过完备字典进行快速的4方向稀疏表示和系数融合;对于高频子带,则利用高斯加权区域能量最大的融合规则进行系数融合。快速NSCT将传统NSCT的树形滤波结构转变为多通道滤波结构,能成倍提高分解效率;快速的稀疏融合则抛弃了传统的滑动窗口方法,以水平、垂直、对角线4个方向进行稀疏表示和稀疏融合,进一步提高算法效率。实验结果表明,提出的快速算法能在不影响融合质量的条件下将算法效率提高近20倍。

应用图像纹理连续性的4f系统图像非下采样轮廓波变换域降噪

4f系统同时具有噪声和低通特性，为实现对其输出图像降噪的同时保护图像细节，提出一种结合图像纹理连续性的非下采样轮廓波变换域去噪方法。在传统NSCT域硬阈值去噪方法基础上，首先，对高频子带图像用一个衰减的阈值去除小幅值的噪声点，以更多地保护图像细节并凸显剩下的大幅值噪声点的孤立性。然后，利用图像细节纹理连续性分布和剩下的大幅值噪声点孤立分布的区别分离余下的图像细节和噪声点，进一步实现去噪的同时更好地保护图像细节的目的。实验结果表明，与传统方法相比，该方法峰值信噪比（PSNR）提高了0．5～1dB，结构相似度指数（SSIM）提高了3％～5％，因此能更好地保护图像细节，视觉边缘效果更清晰。

基于非下采样轮廓波变换的彩色图像感知哈希算法

针对现有的图像哈希算法普遍存在对几何攻击(如:尺度、旋转)鲁棒性不足,以及不适合彩色图像等缺点,提出一种基于非下采样轮廓波变换的彩色图像感知哈希算法.该算法首先结合图像正则化,对分块后图像进行非下采样轮廓波变换,把对变换系数求得的统计值作为中间感知哈希;然后利用块与块统计值之间的关系对中间感知哈希进行量化;最后利用混沌序列对量化后的感知哈希序列进行加密,得到最终感知哈希.实验结果表明,该算法对常见的图像内容保持操作具有强鲁棒性,并具有很好的唯一性,在碰撞率和检错率方面均优于对比算法.

基于区域检测与非下采样轮廓波变换的红外与彩色可见光图像融合

针对灰度图像融合的分辨率低及现有的彩色图像融合方法融合的图像色彩不自然、不符合人的视觉感受的特点,在此提出一种基于Snake模型的区域检测和非下采样轮廓波变换(NSCT)的红外与彩色可见光图像融合的方法。首先对彩色可见光图像进行亮度、色度和饱和度(IHS)颜色空间变换提取亮度分量,并用Snake模型对红外图像的目标区域进行检测;然后对亮度分量和目标替换的红外图像应用NSCT分解,对所得到的高频系数采用像素点"绝对值和取大"、低频系数采用基于"亮度重映射技术"的加权融合规则进行融合;通过对融合系数进行NSCT逆变换获得融合图像的亮度分量,最后运用颜色空间逆变换得到融合图像。实验结果表明,所提出的融合方法既能保持可见光图像的高分辨率和自然色彩,又能准确保留红外图像中检测出的目标信息,获得视觉效果较好、综合指标较优的融合图像。

基于非下采样轮廓波变换与自蛇扩散的合成孔径雷达图像相干斑抑制算法

针对合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)图像中乘性相干斑噪声的抑制与边缘保护问题,提出了一种基于非下采样轮廓波变换(NSCT)与自蛇扩散的抑斑新算法;该算法先利用NSCT变换对SAR图像进行多层子带分解;然后借助自蛇扩散对SAR图像不同子带分别实施参数不同的扩散滤波;最后对各去噪子带进行NSCT重构获得的SAR图像再次进行自蛇扩散滤波处理,从而实现带有边缘保护与增强的SAR图像相干斑抑制。实验表明,与多种传统抑斑算法相比,本文算法在相干斑抑制与边缘保护性能上均有明显提升。

基于非下采样轮廓波变换的智能化红外空中小目标检测

针对复杂背景下的远距离红外空中弱小目标检测问题,提出了一种基于非下采样轮廓波变换和BP神经网络的智能化检测方法。通过自适应结构元素的灰度形态学顶帽变换实现复杂背景的空域抑制。在非下采样轮廓波域构造高频子带系数的中心向量并进行综合形成距离像,实现复杂背景的频域抑制。以像素的灰度、水平、垂直和对角梯度、邻域均值和方差6个特征为输入量,通过大样本训练构造3层BP神经网络,实现空中弱小目标检测。仿真实验结果表明:可以实现对红外复杂背景的有效抑制,稳定准确地检测出信噪比大于2的空中弱小目标。

基于非下采样轮廓波变换耦合对比度特征的遥感图像融合算法

为了解决当前较多遥感图像融合方法忽略了图像的对比度特征,使得融合图像存在振铃效应等问题,设计了基于非下采样轮廓波变换耦合对比度特征的遥感图像融合算法。引入HSV(hue,saturation,value)色彩模型,提取出多光谱(MS)图像的V因子。借助非下采样轮廓波变换(NSCT),计算出V因子与全色(PAN)图像的不同系数。随后,利用傅里叶变换来求取图像的显著性因子,并将其与图像的区域能量特征相结合,形成低频系数融合规则,实现低频信息的融合。通过利用图像的标准差信息对图像的对比度特征进行度量,并将其与图像的平均梯度信息相结合,形成高频系数融合规则,实现高频信息的融合。最后,通过逆NSCT对其进行重构,以更新V因子。将更新后的V因子,联合MS图像的H因子和S因子,通过逆HSV色彩模型进行重构,得到融合结果。通过实验发现,较当前遥感图像融合技术而言,所提算法的融合图像具备更高的光谱相关系数值以及信息熵值。

无下采样轮廓波变换纹理图像检索系统

针对基本轮廓波变换纹理检索系统检索率较低的问题,提出了一种无下采样轮廓波变换(NSCT)纹理图像检索系统。该系统采用的轮廓波变换由无下采样拉普拉斯金字塔级联无下采样方向滤波器构成,特征向量采用子带系数的能量和标准偏差连接而成;以Canberra距离为相似度度量标准。比较了基于同样架构的基本轮廓波变换和NSCT纹理检索系统的性能。实验结果表明:在特征向量长度、检索时间、所需存储空间基本相同的情况下,NSCT检索系统比基本轮廓波变换检索系统具有更高的检索率;NSCT分解结构参数以及图像类型对于平均检索率也有较大的影响。

一种改进的非下采样轮廓波变换图像去噪算法

优化图像去噪问题,在非下采样轮廓波变换图像去噪中,收缩阈值的确定仅依赖变换子带系数的幅值,使得过多图像系数和噪声系数一并去除,导致滤波图像模糊。从检测变换子带几何结构出发,引入自蛇模型对子带系数作几何结构检测并抑制噪声后,估计双阈值将子带系数划分为三类并作不同处理,实现对噪声系数的去除和对图像系数的保护。实验结果表明,相对现有典型算法,改进算法获得的峰值信噪比提高了0.1-0.9dB,图像系数被更好识别和保留,滤波图像中边缘与区域细节损失减少,提高去噪效果,保留图像的有效信息。